Теоретическое обоснование
В оптической фотометрии наиболее часто измеряемая величина - освещенность - определяется как:
(1)
где
– световой поток, падающий на поверхность,
и
- площадь поверхности. Основная величина
в оптических измерениях - сила света в
канделах – определяется как
(2)
где
- сила света в канделах,
- телесный угол в стерадианах. Для
равномерного испускания точечного
источника света по всем направлениям
угол равен
стерадиан и равенство 2 имеет вид:
(3)
Единицей светового потока является люмен (лм) т.е. поток внутри телесного угла в один стерадиан при силе света в одну канделу. Освещенность по формуле 1 при измерении площади в квадратных метрах выражается в люменах на квадратный метр. Эта единица называется люкс, т.е.
Ту же размерность имеет еще одна светотехническая величина - светимость, определяемая как.
(5)
где
в отличие от формулы 1 под
разумеется световой поток, испускаемый
самосветящейся поверхностью.
Светимость выражается в люменах с
квадратного метра (но
не в люксах!),
подчеркивая тем самым разницу в
характеристиках самосветящихся и
несамосветящихся объектов.
Для источника света с большой излучающей поверхностью, одним из которых является светящийся экран компьютера, важно не только определить общую излучаемую энергию светового, потока, но и энергию излучения единицы площади излучающей поверхности. Дня этого нужно знать силу света, рассчитанную на единицу видимой поверхности источника. Эта специфическая световая величина называется яркостью источника. Яркость светящейся поверхности определяется как:
(6)
Используя определение силы света (формула 3), имеем:
(7)
Здесь
угол
есть угол между нормалью к излучающей
поверхности и направлением наблюдения.
Для несамосветящихся объектов яркость определяется как освещенность, отнесенная к величине телесного угла, под которым наблюдается отраженное поверхностью излучение:
(8)
Поскольку человеческий глаз ультрафиолетовое излучение не воспринимает, категории освещенности и яркости для этой области спектра неприменимы. В этом случае используют энергетические фотометрические величины и единицы, которые формально выражаются теми же формулами, что и светотехнические, но вводятся как чисто энергетические. Энергетический световой поток выражается в ваттах, энергетические освещенность и яркость выражаются в ваттах та квадратный метр, т.е.:
(9)
Важной характеристикой оптического излучения является видность, т.е. отношение светового потоки к полной истинной мощности лучистой энергии
(10)
Для
среднестатистического человеческого
глаза видность имеет максимум на длине
волны 0,55 мкм, спадая в красную и
ультрафиолетовую области спектра.
Максимальная видность при длине волны
0,55 мкм составляет 683 люмена на ватт. Эта
величина называется механическим
эквивалентом света
,
т.е. при
(11)