• Світловий потік та одиниці його вимірювання

Кількість променистої енергії , яка падає на певну поверхню за інтервал часу має назву світлового потоку:

(4.7.16)

С вітловий потік, який розповсюджується поміж двома променями, яки виходять від точкового джерела, тобто в середині конічної поверхні з тілесним кутом при вершині, є незмінним. Якщо перетнути цей конус декількома поверхнями (рис.9), то величина світлового потоку, який проходить крізь ці перетини є однаковою. Нагадаємо, що тілесним кутом називають відношення площадки до квадрату радіусу :

(4.7.17)

Повний тілесний кут очевидно дорівнює відношенню поверхні сфери до квадрату її радіусу, отже: .

За одиницю світлового потоку у світлотехніці приймають люмен, (лм), світловий потік, який випромінює спеціальне еталонне джерело силою світла в одну канделу (свічу), в тілесний кут величиною один стерадіан (). У зв’язку з таким визначенням нам необхідно познайомитися з поняттям сили світла та його одиницею, канделою (кд) .

Силою світла називають величину світлового потоку , яка припадає на одиничний тілесний кут (кут в один стерадіан):

(4.7.18)

Якщо джерело випромінює ізотропно, тобто однаково в усіх напрямах, то таке ізотропне джерело має наступну силу світла:

(4.7.19)

де - повний світловий потік, що випромінюється в повному тілесному куті, тобто на всі сторони.

Поняття сили світла дозволяє порівнювати поміж собою джерела світла за їх силою. За одиницю сили світла приймають одну з основних одиниць СІ – канделу (міжнародну свічу). Еталон кандели є моделлю абсолютно чорного тіла, температура якого дорівнює (температура плавлення платини)при зовнішньому тискові Па. Повний світловий потік від однієї еталонної кандели дорівнює люмен.

Освітленістю називають відношення світлового потоку до площі поверхні, по якій він рівномірно розподілений:

(4.7.20)

За одиницю освітленості приймають так званий люкс (лк), який відповідає світловому потоку в один люмен на квадратний метр, та забезпечується ізотропним джерелом силою світла в одну канделу на відстані в один метр.

Освітленість, яку забезпечує джерело світла, залежить від відстані поміж джерелом та поверхнею, а також від нахилу поверхні відносно променів від джерела. Якщо промені падають на поверхню перпендикулярно (кут падіння дорівнює нулю), то освітленість максимальна. Отже:

(4.7.21)

де - кут падіння променів на поверхню, відрахований від нормалі до неї.

Для характеристик джерела випромінювати (або хоча б відбивати) світло застосовують поняття світності, яке дорівнює повному потоку, який випромінює одиниця поверхні джерела:

(4.7.22)

Ця формула нагадує вираз (4.7.20), проте в цих формулах фігурують два різних світлових потоки: падаючий на поверхню у (4.7.20) та випромінений поверхнею у (4.7.22). Хоча поміж світністю та освітленістю існує пряма пропорційна залежність:

(4.7.23)

де - має назву коефіцієнта відбиття поверхні (він залежить від частоти світла та температури поверхні). Для пасивно відбиваючого світло тіла коефіцієнт відбиття завжди менший одиниці.