Точечным называют источник света, линейные размеры которого значительно меньше, чем расстояние от него до точки наблюдения.

Звезда, которая может быть в тысячи раз больше Земли, является для нас точечным источником, а пламя свечи на расстоянии нескольких десятков сантиметров точечным источником не является.

Обычно в фотометрии рассматриваются действия на глаз и другие оптические приборы электромагнитных волн видимого оптического диапазона. Для характеристики этого действия вводятся следующие физические величины, характеризующие свет с точки зрения переносимой им энергии: световой поток, сила света, яркость, освещенность.

Световым потоком Ф называется величина, равная количеству энергии, переносимой световой волной через некоторую поверхность в единицу времени:

. (4)

Силой света I называется величина, численно равная световому потоку, излучаемому точечным источником в единичном телесном угле :

. (5)

Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхность (рис. 4, где L – источник света). Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Так как полный телесный угол содержит 4 ср, то сила света точечного источника:

. (6)

Поскольку излучение точечного источника характеризуется силой света, то с целью аналогичной характеристики, но уже протяженного источника вводят понятие яркости.

Яркость В характеризует излучение (или отражение) света участком поверхности S в заданном направлении:

. (7)

Для количественного определения освещенности какой-либо поверхности введена физическая величина, называемая освещенностью. Освещенностью Е называется величина, измеряемая отношением светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади этой поверхности:

. (8)

Основной световой единицей измерения в системе СИ является единица измерения силы света – кандела.

Кандела (кд) – сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600 000 м² полного излучателя в перпендикулярном направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101 325 Па.

Светящуюся площадь 1/600 000 м² = 1,6 мм² можно рассматривать на расстоянии нескольких метров, как точечный источник света. Эталоном силы света является специальный излучатель.

Единицей светового потока является люмен (лм) – световой поток, испускаемы точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср; 1 лм = 1 кд1 ср.

Единицей измерения яркости является нит (нт). Нит – кандела на квадратный метр (1 нт = 1кд/м²) – равная яркости равномерно светящейся поверхности площадью 1 м² в перпендикулярном к ней направлении. В 10⁴ раз большая единица (кандела с квадратного сантиметра) называется стильб (сб): 1ст = 1кд/см² = 10⁴ нт.

Единицу освещенности – люкс (лк) определяют из уравнения (8): 1 люкс – освещенность поверхности, площадью 1 м², на которую падает равномерно распределенный световой поток в 1 лм (1 лк = 1 лм/м²). Иногда применяется другая единица освещенности – фот: 1 лк = 1лм/м² = 1 лм/10000 см² = 10^-4 фот.

Для фотометрических расчетов важно знать, как зависит освещенность Е какой-либо поверхности от ее расположения по отношению к падающим лучам, от расстояния R до источника света и от силы света I источника.

Выяснить зависимость освещенности от расстояния до источника можно, поместив мысленно точечный источник в центр сферы. Площадь поверхности сферы равна S = 4R², а полный световой поток равен Ф = 4I. Поэтому освещенность, создаваемая точечным источником света при перпендикулярном падении лучей на освещаемую поверхность выразится следующим образом:

. (9)

Следовательно, освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.

Если же лучи падают под углом к освещаемой поверхности, то освещенность в этом случае определяется следующим выражением:

, (10)

где  - угол падения лучей (угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным к поверхности в точке падения луча).

Основным параметром фотоэлемента является чувствительность.

Световой поток Ф связан с чувствительностью фотоэлемента k следующим соотношением:

, (11)

где i – сила фототока. Выразим силу света из выражения (9), используя выражение (11):

. (12)

Освещенность поверхности складывается из освещенности, создаваемой точечным источником света, и фоновой освещенности Е_ф, поэтому выражение (8) изменится:

. (13).

С учетом фоновой освещенности сила света точечного источника запишется в виде:

. (14)

В лабораторной работе фоновая освещенность не учитывается.

В нешний вид установки, используемой в лабораторной работе, представлен на рис. 5.

Установка состоит из оптической скамьи 1, в которой находятся вентильный фотоэлемент 2 и лампа накаливания 3. Ток, возникающий в фотоэлементе при его освещении, измеряется микроамперметром 4. Лампа накаливания закреплена на держателе 5 и включается в сеть с помощью источника питания 7. Расстояние между лампой (держателем) и фотоэлементом определяется по линейке 6, расположенной в нижней части откидной крышки оптической скамьи.

Во время выполнения лабораторной работы откидная крышка оптической скамьи должна быть закрыта.