Глава V. Фотометрические понятия и единицы

§5.1. Энергетические характеристики излучения

Характеристики, описывающие свойства оптического излучения в видимом диапазоне спектра, называются светотехническими. Для оптоэлектронных приборов с широким применением фотоэлектрических и тепловых приемников излучения характерно применение энергетических характеристик излучения.

Рассмотрим энергетические характеристики.

1. Поток излучения – это мощность, переносимая оптическим излучением, измеряется в Вт.

2. Энергетическая сила света – величина потока излучения, приходящегося на единицу телесного угла.

. стерадиан (5.1)

Для источника излучения, равномерно распределенного по всем направлениям,

Величина светового потока характеризует источник излучения, ее нельзя усилить с помощью оптических систем. Действие оптических систем сводится к перераспределению светового потока по выбранным направлениям.

3. Энергетическая светимость – отношение потока излучения к площади излучающего элемента.

. (5.2)

4. Энергетическая освещенность – это отношение потока излучения, падающего на некоторую поверхность, к площади этой поверхности.

. (5.3)

5. Энергетической яркостью излучающей поверхности в данном направлении называется отношение измеренной в этом направлении энергетической силы света к видимой в этом направлении излучающей поверхности.

, (5.4)

где - энергетическая сила света в направлении , - видимая площадь элемента поверх­ности , в направлении образую­щем угол с нормалью к элементу (рис. 5.1).

Для плоских источников, имеющих яркость, одинаковую во всех направлениях, справедлив закон Ламберта, согласно которому сила излучения пропорциональна косинусу угла Q.

. (5.5)

Закон ламберта справедлив только для идеальных рассеивающих поверхностей. Спектральной характеристикой каждой из рассмотренных величин является спектральная плотность, определяемая как отношение энергетической величины, взятой в бесконечно малом интервале длин волн, к ширине этого интервала.

; . (5.6)

§5.2. Светотехнические характеристики излучения

Если оценивать мощность излучения по производимому ею световому ощущению (по реакции человеческого глаза), то при этом осуществляется переход к светотехническим характеристикам. Человеческий глаз не одинаково чувствителен к излучению различных длин волн. Отношение светового потока воспринимаемого глазом в определенном бесконечно малом интервале длин волн к величине потока излучения называется спектральной световой эффективностью.

. (5.7)

Отношение для какой-либо длины волны к максимальному значению называется относительной световой спектральной эффективностью.

. (5.8)

Кривую называют кривой спектральной чувствительности глаза или кривой видимости. Ее максимум соответствует = 550 нм, величину, которая устанавливает отношение между световым потоком и потоком энергии называют световым эквивалентом потока излучения = 683 лм/Вт.

Если поток излучения оп­ределяется как , то оче­видно световой поток

. (5.9)

Определение других светотехнических величин аналогично определению светового потока. Для реализации определенного светового потока и других светотехнических величин служит условный световой эталон, основной частью которого является расплавленная платина.

1. Единица силы света кандела (кд) равна 1/60 силы света, излучаемого в направлении нормали с 1/60 см² условного светового эталона.

2) Единицей светового потока является люмен (лм) – поток, посылаемый источником света в одну канделу внутрь телесного угла ( в 1 стерадиан).

3) Единицей освещенности является люкс (лк) – освещенность, соответствующая потоку в 1 лм равномерно распределенному по площадке 1 м². Светимость также как и освещенность выражается в лм/м², но эта величина относится к испускаемому потоку, а не к падающему.

4) Единицей яркости является яркость площадки, дающая силу света в 1 кд с каждого м² в направлении, перпендикулярном площадке. Поскольку поток излучения условного светового эталона не связан с чувствительностью глаза, то принято переходной множитель в Вт для получения необходимой мощности светового ощущения, вызываемого потоком в 1 лм, измерять для определенно узкого интервала длин волн, соответствующего максимуму чувствительности глаза.