Основные фотометрические характеристики

Наряду со световым потоком основными фотометрическими характеристиками являются сила света, освещенность и яркость.

Понятие силы света вводится с помощью представления о точечном источнике света. Источник света считается точечным, если его размер мал по сравнению с расстоянием до места наблюдения и если он испускает свет равномерно по всем направлениям.

Сила света измеряется отношением светового потока Ф, создаваемого точечным источником света в телесном угле, к этому телесному углу Ω.То есть сила света Iвыражается соотношением

(3.10)

Рис. 3.13

Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхностью. Телесный угол определяется отношением площади S, вырезаемой этим углом, на поверхности сферы, к квадрату радиуса сферы (рис. 3.13):

 

Единицей телесного угла является стерадиан (ср). 1 ср – это телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата, со стороной, равной радиусу сферы. Очевидно, что телесный угол, охватывающий все пространство вокруг источника света, равен 4π стерадиан:

 

В качестве единицы силы света принята кандела (кд). 1 кд – сила света, испускаемая при определенных условиях эталонным источником света специальной конструкции.

Согласно формуле (3.10),

 

Ф = IΩ (3. 11)

 

следует, что единицей светового потока является световой поток, испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср при силе света 1 кд. Эта единица называется люменом (лм).

Рис. 3.14

Для количественной оценки освещения поверхности вводится понятие освещенности (рис. 3. 14). Освещенностью поверхности называется отношение светового потока, падающую на данную поверхность, к площади этой поверхности:

(3.12)

Если линейные размеры поверхности Sмалы по сравнению с ее расстоянием до источника света О, то

где S₀– проекция Sна плоскость, перпендикулярную оси ОМпотока, α– угол между Sи S₀. Тогда

Подставляя это выражение в формулу (3.12) и учитывая формулу (3.11), получим

 

(3.13)

Таким образом, освещенность поверхности, создаваемая точечным источником света, пропорциональна силе света и косинусу угла падения света на эту поверхность и обратно пропорциональна квадрату расстояния до поверхности.

Рис. 3.15

За единицу освещенности принимается люкс (лк). 1 лк – освещенность поверхности площадью 1 м² при световом потоке, падающего на нее излучения, равном 1 лм.

До сих пор мы говорили о точечных источниках. Во многих случаях источники света являются протяженными: при рассмотрении таких источников глаз различает их форму и размеры. Для протяженных источников света вводится дополнительная характеристика – яркость. Яркость протяженного источника света измеряется отношением силы света, излучаемого с видимой площади (перпендикулярной направлению наблюдения) данного источника, к площади этой поверхности:

(3.14)

 

где I– сила света, S₀– видимая поверхность источника света S(рис. 3.15). Единицей яркости является кандела на квадратный метр (кд/м²).

Лекция 4