Основи фотометрії

Розділ оптики, в якому вивчається світловий потік і всі явища, пов'язані з ним, називається фотометрією. Світловий потік — це та частина світлової енергії, яка здійснює зорове відчуття. Світловий потік дорівнює енергії, яку випромінює джерело світла, що поширюється в якій-небудь частині простору за одиницю часу:

,

де — світловий потік; W — світлова енергія; t — час, протягом

якого падає світло.

Кількість енергії, яку випромінює яке-небудь точкове джерело світла за одиницю часу в усіх напрямах, визначає повний світловий потік.

Важливою енергетичною характеристикою джерела є свiтла є сила світла. Сила світла - фізична величина, що чисельно дорiвнює світловому потоку, який поширюється від точкового джерела світла в одиничному тілесному куті:

,

де —тілесний кут.

Тілесний кут вимірюють відношенням площi кульової поверхні до квадрата радіуса r даної кульової поверхні:

Якщо то тілесний кут дорівнює одиниці. Цю одиницю тілесного кута називають стерадіаном. Оскільки площа всієї кульової поверхні дорівнює то тілесний кут навколо джерела світла, розміщеного в центрі сфери, дорівнює ; стерадіана (cр).

За основну оптичну одиницю сили світла в СІ взято канделу (кд). До 1970 р. в СРСР для цієї одиниці застосовували назву «свічка». У 1967 р. на XIII Генеральній конференції з мір і ваги було прийнято таке означення кандели.

Кандела — сила світла, яке випускається з площі м² перерізу повного випромінювача в перпендикулярному до цього перерізу напрямі при температурі тверднення платини і тиску 101 325 Па. Означена так одиниця сили світла майже не відрізняється за величиною від свічки, означення якої було прийнято IX Генеральною конференцією з мір і ваги в 1948 р.

Свічкою називають частину сили світла, яке випускає один квадратний сантиметр повного випромінювача при температурі тверднення платини в напрямі нормалі до поверхні, яка випромінює.

Одиницю світлового потоку в СІ можна визначити з співвідношення . За одиницю світлового потоку беруть люмен (лм). 1 люмен є світловий потік, який рівномірно поширюється в тілесному куті в 1 стерадіан при силі світла в 1 канделу

1 лм = 1 кд • 1 cр.

Освітленість є фізична величина, яка дорівнює рівномірно розподіленому світловому потоку, що припадає на одиницю площі освітлюваної поверхні:

Одиницю вимірювання освітленості в СІ називають люксом (лк). Люкс визначають з співвідношення:

1 лк = 1 лм/м².

У системі СГС освітленість вимірюють у фотах

1 фот = 1 лм/см².

Світність джерела світла —це фізична величина, яка чисельно дорівнює світловому потоку, що випромінюється з одиниці площі по­верхні випромінювача в усіх напрямах

,

де S — площа випромінюючої поверхні джерела світла. Світність вимірюють тими самими одиницями, що й освітленість.

Для характеристики різної видимості окремих ділянок світної поверхні вводять поняття яскравості. Яскравість – фізична величина, що вимірюється силою світла, яка випромінюється з одиниці площі поверхні випромінювача в перпендикулярному до цієї поверхні напрямі

Одиницею яскравості в CI є ніт. 1 ніт - яскравість такого джерела світла, яке випромінює з світної поверхні світло силою в 1кд