4.4 Светимость и освещённость, единицы их измерения. Общая освещённость. Закон обратных квадратов и его следствия
Светимость — плотность потока световой энергии в данном направлении. Светимость — отношение светового потока, исходящего от рассматриваемого малого участка поверхности, к площади этого участка. Светимость измеряется в Лм/м². 1 Лм/м² — это светимость светового потока в 1 Лм, испускаемого с 1 м². Освещённость — физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу поверхности. Единицей измерения освещённости в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр. В отличие от освещённости, выражение количества света, отражённого поверхностью, называется яркостью. Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (Закон обратных квадратов). В физике, закон обратных квадратов — это закон, утверждающий, что значение некоторой физической величины в данной точке пространства обратно пропорционально квадрату расстояния от источника поля, которое характеризует эта физическая величина. Закон обратных квадратов в общем случае применим, когда линии действия некоторой силы, или энергия или другая сохраняющая полное значение величина расходится (распространяется) в радиальном направлении от источника.
4.5. Яркость. Единица измерения. Яркость источника, подчиняющегося закону Ламберта. Понятие идеального диффузора. Индикатриса рассеяния. Связь между освещённостью и яркостью
Я́ркость — это поток, посылаемый в данном направлении единицей видимой поверхности в единичном телесном угле. Отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Или — характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. В системе СИ измеряется в канделах на м².
Единицей измерения в СИ служит нит (1нт=1кд/1м²).
Освещённость — физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу поверхности:
Единицей измерения освещённости в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр)
Закон Ламберта выражается следующей формулой:
,
где I0 — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, kλ — показатель поглощения (часто неправильно[источник не указан 42 дня] именуется коэффициентом поглощения).
Показатель поглощения характеризует свойства вещества и зависит от длины волны λ поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощения вещества.
4.6. Количество освещения или световая экспозиция при постоянной освещённости и при её изменении во времени. Основные характеристики, определяющие экспозицию при съёмке
Экспозиция, в фотографии количество освещения, Н, одна из световых величин, которая служит оценкой поверхностной плотности световой энергии Q. В фотографии Э. определяет действие оптического излучения на фотоматериал. В частном случае Е = const. H = E×t. В системе СИ
Э. выражают в лк×сек. За пределами видимого диапазона оптического излучения применяют энергетическую Э., т. е. произведение энергетической освещённости на длительность освещения, и соответственно выражают её в дж×м-2. Понятие Э. удобно применять, если результат воздействия излучения накапливается во времени (не только в фотографии, но и, например, в фотобиологии). Понятием Э. широко пользуются при работе с неоптическими и даже корпускулярными излучениями: рентгеновским и гамма, где Э. определяют как произведение поверхностной плотности потока излучения на время его действия t; потоками электронов и других частиц (Э. равна произведению мощности дозы излучения на t).СВЕТОВАЯ ЭКСПОЗИЦИЯ - величина, определяемая произведением освещённости поверхности на длительность освещения. Единица С. э. (в СИ) - лк*с.
Точная установка экспозиции важна для получения качественной негативной фотографии и является определяющей при съемке слайдов. Экспозиция есть количество света, попадающее на пленку. Каждая пленка требует определенное количество света для получения кадра при соответствующем освещении. Как много света требуется пленке, зависит от ее чувствительности.
Большинство 35-мм камер имеет встроенный экспонометр. Встроенный экспонометр зеркальных камер показывает скорость затвора и величину апертуры (диафрагмы) необходимой для получения качественного снимка. Большинство обычных камер имеющих встроенный экспонометр автоматически выставляют скорость затвора и величину апертуры. Зеркальные камеры имеют опцию ручной установки экспозиции, т.е. позволяют в ручную выставить желаемую выдержку и диафрагму. Измерение экспозиции (син. Замер экспозиции, Экспозамер) — это получение правильной для данных условий и для данной сцены экспопары. Экспопара (выдержка и диафрагма в фотографии) вычисляется по результатам экспозамера с учетом эквивалентной чувствительности матрицы (чувствительности фотоплёнки), а иногда и других параметров кадра: контрастности, расстояния до объекта, фокусного расстояния. Выдержка — время, в течение которого свет от объекта фотографирования регистрируется матрицей (в цифровой фотографии) или воздействует на светочувствительную эмульсию фотоплёнки (в аналоговой фотографии). В фотографии выдержку отрабатывает фотографический затвор. В киносъёмочной аппаратуре выдержку отрабатывает обтюратор. Диафра́гма — устройство объектива фотокамеры, позволяющее регулировать
относительное отверстие, то есть изменять количество проходящего через объектив света, что определяет соотношение яркости оптического изображения фотографируемого объекта
к яркости самого объекта, а также устанавливать необходимую глубину резкости. Экспозиция завит от того сколько света попадает нА светочувствительный материал и как долго по времени.
Экспозиция по результатам измерения освещённости объекта. Этот способ может применяться как и в цветной так и в ч/б фотографии. Освещённость объекта при естественном освещении можно измерять из 2х разных положений: непосредственно у объекта съёмки и около фотоаппарата.
Экспозиция по результатам измерения общей яркости объекта. Измерение общей яркости производят без матового стекла на шахте фотоэкспонометра. Прибор от фотоаппарата направляют на объект съёмки. При этом получают средневзвешенную яркость всех участков объекта, попавших в поле зрения фотоэкспонометра. Недостаток заключается в том, что при измерении учитываются яркости не только главных, но и второстепенных участков объекта. Это приводит к известным погрешностям в определении экспозиции. Экспозиция по результатам измерения яркостей отдельных участков объекта. Этот способ состоит в том, что фотоэкспонометр подносят непосредственно к объекту съёмки на расстояние, равное приблизительно диаметру измеряемого участка.