Глава 30. Основные характеристики светотехники

30.1. Энергия излучения. Поток излучения.

Спектральная плотность потока излучения

Фотомéтрия – это раздел оптики, в котором изучаются способы измерения параметров источников света, световых пучков и освещенных поверхностей.

Световая волна несет некоторую энергию, называемую лучистой энергией или энергией излучения. Энергия излучения , как и любая другая энергия, измеряется в джоулях:. Количество энергии, переносимое световой волной за единицу времени через какую-то поверхность, называетсяпотоком излучения или лучистым потоком. Поток излучения измеряется в единицах мощности – ваттах:.

Энергия световой волны, поглощенная телом, превращается в другие виды энергии, например, в тепловую. Важнейшим свойством света является его способность действовать на глаз, производя в нем зрительное ощущение. Но человеческий глаз воспринимает световое излучение ограниченного диапазона – от 0,38 мкм до 0,76 мкм, а уровень зрительной чувствительности зависит от длины волны. Предметом фотометрии является измерение энергии оптического излучения, оцениваемой по его энергетическому действию (энергетическая фотометрия) или по воздействию на человеческий глаз (световая фотометрия).

Поэтому применяется два ряда фотометрических величин – энергетических и световых, а соответственно, и два ряда единиц измерения этих величин (см. табл. 30.1).

Любая реальная световая волна представляет собой волновой пакет, т. е. является совокупностью волн различной длины в некотором интервале . Функция распределения потока излучения по длинам волн называетсяспектральной плотностью потока излучения

, (30.1)

где – энергетический поток, приходящийся на интервал длин волн от до . Вид этой функции (см. рис. 30.1) различен для световых волн, испускаемых разными источниками.

Таблица 30.1

Энергетич. фотометрические величины			Световые фотометрические величины
Величина	Обоз-наче-ние	Единица измерения и формула	Величина	Обоз-наче-ние	Единица измерения и формула
Поток излучения		Вт	Световой поток		кд·ср = лм (люмен)
Сила излучения		Вт/ср	Сила света		кд (кандела)
Энергетическая освещенность		Вт/м2	Освещенность		лм/м2 = лк (люкс)
Энергетическая яркость		Вт/(ср·м2)	Яркость		кд/м2 = нт (нит)
Энергетическая светимость		Вт/м2	Светимость		лм/м2
Энергетическая экспозиция		Дж/м2	Экспозиция		лк·с

Поток излучения, переносимый световой волной в интервале длин волн от до, можно выразить интегралом (площадь фигурыАВСD):

. (30.2)

Поток излучения, переносимый всеми волнами электромагнитного спектра от до,

. (30.3)

30.2. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза

Чтобы установить связь между интенсивностью зрительного ощущения глаза и потоком излучения, нужно экспериментально измерить относительную чувствительность глаза к свету различной длины волны (относительную спектральную чувствительность). Кривая зависимости относительной спектральной чувствительности среднего нормального человеческого глаза от длины волныприведена на рис. 30.2.

Глаз наиболее чувствителен к зеленому свету с длиной волны 0,555 мкм. Относительная спектральная чувствительность глаза к свету с этой длиной волны принимается за единицу. При одинаковом потоке излучения зрительное ощущение от света других длин волн будет меньшим. Так, например, для оранжевого света с длиной волны 0,65 мкм . Это означает, что для одинакового по интенсивности зрительного ощущения поток излучения с длиной волнысоставляет 0,1 от потока излучения с длиной волны 0,65 мкм. За пределами видимого спектра.