4.2. Основные фотометрические понятия, величины, единицы.

Фотометрия — раздел светотехники о количественном сравнении источников света,измерении световых потоков и освещенностей. Фотометрия зародилась и значительно развилась тогда,когда о природе света еще не было достаточно ясных представлений.

Глаз человека выступал первым детектором световых потоков. На пути использования этого субъективного регистрирующего аппарата сложились фотометрические понятия,величины и единицы их измерения: кандела, люмен, люкс, нит и т.д. Фотометрия, использующая глаз в качестве измерителя, получила название визуальной {световой).

После создания электромагнитной теории света для оценки воздействия света стали использовать понятие энергии и соответствующие единицы: Джоуль,Ватт.Фотометрия, которая оперирует измерением энергии,переносимой световой волной, и ее последующим перераспределением,получила название — энергетической.

Между величинами визуальной и энергетической фотометрии позднее пришлось вводить переводные коэффициенты так,как если бы они были независимыми.

В реальных условиях источники света (самосветящиеся, отражающие) являются протяженными. Однако во многих случаях фотометрических измерений удобно ввести абстрактный источник света — точечный. Точечный источник света — светящаяся материальная точка. Свет, испускаемый точечным источником, равномерно распределяется в пространстве. Доля световой энергии, падающая на площадку dF, определяется расстоянием от источника до площадки и ее ориентацией. Площадка определяет телесный угол,вырезаемый в пространстве, (рис IV.3) Полный телесный утол.в котором распространяется световой поток,определяется как 4к стерадиан.

d(o = (^dP/₂)cos 0 (4.1)

0. = ? п

Phc.IV.3 К понятию телесного угла.

Для количественной оценки точечных источников света и сравнения их между собой вводят понятия светового потока Ф и силы света I. Для характеристики протяженных источников (светильников) дополнительно вводят понятия яркости L .светимости М .Для оценки количес тва света,падающего на рабочую поверхность, вводят понятие освещенности Е.В строительной светотехнике используют также специфические понятия: равномерность яркости,блесткосгь и ее степень, затененность и т.д.

Покажем, как в визуальной фотометрии вводят и определяют основные фотометрические величины.

1. Световой поток Ф_1/ определяется как поток света от источника, т.е. мощность оптического излучения, оцениваемая по вызываемому им световому ощущению. Единицей светового потока является люмен.

2. Сила спета l_v —величина видимого излучения источника света в некотором направлении. Сила света равна отношению светового потока, распространяющегося от источника впугри телесного угла, включающего данное направление, к величине этого телесного угла (рис.IV.3).

I_v = ( ₍1ф_у / do) )

(4.2)

Для точечного источника света формула принимает вид:

I ~ Ф / 4ц

(4.3)

V v

Единицей силы света является киндела (КД). Кандела воспроизводится по световым эталонам и входит в качестве основной в СИ. Для реализации канделы используют специальное устройство — излучатель при температуре плавления платины или вторичные эталоны — вольфрамовые лампы накаливания ( 2 ].

Дополнение. Современные электрические лампы с вольфрамовой нитыо накала дают примерно 1 канделу на 1 ватт мощности. Люминесцентные лампы — от 4 до 5 ка!у\ел на 1 ватт [ 6 ].

3.Освещенность £ характеризует рабочую поверхность, на которую нормально падает световой поток и определяется как

E_v = dФ_v / dF₀

(4.4)

Единицей освещенности является люкс, лк = лм/м²= кдстор./м². Если площадка ориентирована произвольно,то dF — dF₀/Cos в,

Тогда для освещенности записывают выражение: E_v = ^_v/dF) Cos О

(4.5)

Для освещенности площадки (поверхности) вводят три закона: Закон 1: Освещенность площадки прямо пропорциональна косинусу угла между направлением потока и нормалью к площадке (закон косинуса). В случае точечного источника dФ = / ш, a dF — Cos ft г⁷ </(») и тогда

Ev = ( I/r2 ) • Cos 0 84		Номинальная	Условие зрительной
	Степень	освещенность, лк	задачи
	1	15
	2	30	Ориентация,только времен­
1	3	60	ное пребывание людей
	4	120	Легкие зрительные задачи, крупные детали с высокой контрастностью > 5 мм.
	5	250	Детали 1 - 5 мм
	6	500	Нормальные зрительные за­
II			дачи,детали средней вели- ны со средней контраст­ностью 0,5-1,0 мм
	7	750
	8	1000	Тяжелые зрительные задачи, мелкие детали с малой
III	9	1500	контрастностью.
	10	2000	Очень тяжелые зрительные задачи,очень мелкие детали с малой контрастностью-
IV			0,3 - 0,5 мм.
	11	3000	Детали от 0,15 до 0.30 мм
V	12	5000 и более .	Особые случаи,освещение операционного поля, детали > 0.15 мм.

Таблица 4.1