1.5. Взаємодія оптичного випромінювання із приймачами, поняття ефективного потоку

Позитивну (а при сильному опроміненні може бути й негативною) дію викликає не вся енергія випромінювання, що надійшла до приймача, а лише якась її частина, яку ми назвемо ефективною енергією.

Ефективну енергію за час її дії можна розглядати як ефективний потік.

Ефективний потік – це потужність випромінювання, що поглинається приймачем і викликає в ньому якусь корисну (ефективну) дію, або іншими словами, ефективний потік – це потужність випромінювання, оцінена за рівнем реакції на нього приймача енергії випромінювання (наприклад, реакція ока на світло).

Якщо відома спектральна густина потоку випромінювання , то площа фігури під кривою спектральної густини являє собою потік випромінювання джерела. Якщо на цьому самому графіку (рис. 1.11) побудувати графік спектральної чутливості , то ефективний потік визначається площею фігури, заштрихованою двічі. Використовуючи вищезазначене, можна записати, що ефективний потік

. (1.21)

Рисунок 1.11 – Визначення ефективного потоку

Якщо ж використовувати поняття відносної спектральної чутливості

, (1.22)

то

. (1.23)

У природі існує безліч приймачів випромінювання. Кожний із приймачів по-своєму реагує на вплив ОВ. Через безліч приймачів неможливо для кожного з них розробити свою систему одиниць вимірювання ефективної енергії. Тому всі приймачі ОВ розбиті на кілька груп приймачів, близьких за своїми оптичними властивостями. У кожній із груп приймачів взятий якийсь один середній приймач, за величиною реакції якого й оцінюється ефективна дія ОВ на дану групу приймачів. Цей приймач прийнято називати зразковим, або еталонним, приймачем.

Він повинен задовольняти такі вимоги:

1) зразковий приймач повинен реагувати на будь-які однорідні випромінювання в межах тієї ділянки спектра, на якій розташовуються криві спектральної чутливості всіх приймачів даної групи;

2) міра реакції зразкового приймача при опроміненні його потоком випромінювання повинна піддаватися безпосередньому або непрямому вимірювання з необхідною точністю;

3) ефективні величини системи, створеної на основі обраного зразкового приймача, повинні мати властивість адитивності.

1.6. Світлова система величин, одиниці їх вимірювання

1.6.1. Світловий потік

У світлотехніку, де еталонним приймачем випромінювання є око людини, для оцінки ефективної дії потоку випромінювання вводиться поняття світлового потоку.

Світловий потік – це потік випромінювання, що оцінюється його дією на око, відносна спектральна чутливість якого визначається усередненою кривою спектральної ефективності, затвердженою МКО (рис. 1.8.).

У світлотехніці використовується і таке визначення світлового потоку: світловий потік – це потужність світлової енергії. Одиниця світлового потоку – люмен (лм). 1 лм відповідає світловому потоку, випромінюваному в одиничному тілесному куті точковим ізотропним джерелом із силою світла 1 кандела, або 1 лм дорівнює потоку, що випромінюється абсолютно чорним тілом із площі 0,5305 мм² при температурі затвердіння платини (Т=2042 ºК).

Однорідне випромінювання потужністю 1 Вт при мкм становить 680 лм світлового потоку. Число 680 – світловий еквівалент потужності випромінювання.

Співвідношення між електричною енергією, що розсіюється в джерелі світла, і випромінюваним світловим потоком називається світловою віддачею, що вимірюється в лм/Вт.

Максимальне значення спектральної чутливості середнього ока людини дорівнює 680 лм/Вт при довжині хвилі випромінювання мкм.

Тому якщо необхідно в загальному потоці випромінювання визначити світловий потік, то користуються формулою

, (1.24)

або для монохроматичного випромінювання

, (1.25)

де – відносна спектральна чутливість приймача ; ,  – спектральна світлова чутливість приймача до випромінювання відповідно з довжиною хвилі і до випромінювання з довжиною хвилі (при якому чутливість максимальна).