Фотометрия

Все электромагнитные волны, в том числе и свет, переносят энергию. При поглощении этой энергии веществом, оно нагревается. Было выяснено, что энергетические свойства света характеризуются интенсивностью. Однако, проблема состоит в том, что наш основной фотоприемник – глаз, по-разному реагирует на свет разных цветов, имеющий одинаковую интенсивность. Некоторые «цвета» он не видит вовсе.

Поэтому, кроме энергетических пользуются световыми величинами. Они учитывают свойства восприятия света глазом. Восприятие глазом источников равной мощности, но разного цвета (длины волны) характеризуется кривой видности.

Это усредненная кривая, поскольку разные люди имеют несколько отличающиеся по восприятию глаза. По горизонтальной оси отложена длина волны в нанометрах (10^-9 м). По вертикальной оси – относительная чувствительность глаза. Видно, что она максимальна для зеленого света 550 нм. Для фиолетового (400 нм) и красного (700 нм) цветов она гораздо меньше, свет с длиной волны меньше 380 нм (ультрафиолетовый) глазом не виден вовсе. То же относится к свету длиной волны свыше 760 нм (инфракрасному). Если на длине волны λ значение кривой видности равно , значит лампа, испускающая мощность xP на длине волны λ, будет восприниматься глазом как равнояркая с лампой мощности P, которая светит на длине волны 550 нм. Будем считать, что световой поток 1 люмен испускает источник света с длиной волны 550 нм и мощностью 0.0016 Вт. Если источник света той же мощности светит на длине волны 440 нм, то световой поток будет всего 0.05 лм, поскольку кривая видности для 440 нм имеет значение всего 0.05. Чтобы сделать синюю лампочку равнояркой с зеленой, необходимо увеличить испускаемую мощность в 20 раз, то есть подавать мощность 0.032 Вт. Световой поток – это мощность светового излучения с учетом его восприятия глазом.

Световой поток, испускаемый с единицы поверхности излучателя, называется светимостью . Чем больше светимость, тем более ярким кажется источник. Спираль лампы накаливания светит очень ярко, поэтому создает болезненные ощущения для глаза. Окружив ее большим абажуром из молочного стекла, получим светящееся тело гораздо большего размера. Оно излучает почти такой же поток света, но площадь излучателя становится больше, и он выглядит менее ярко, не раздражая глаз.

Освещенностью назовем световой поток, падающий на единицу площади освещаемой поверхности. . Формула имеет такой же вид, но поверхность сама не излучает, она может лишь отражать падающий свет. Предположим, лампа с абажуром освещает письменный стол. Абажур делает свет лампы менее ярким, но освещенность стола почти не меняется. Ведь теперь, на каждую точку стола падает свет с гораздо большего по площади излучателя. Поэтому освещенность стола будет почти такой же, как и от лампочки без абажура.

В прошлой лекции было доказано, что интенсивность света, испускаемого точечным источником, меняется обратно пропорционально квадрату расстояния до него. То же относится и к освещенности, поскольку эти величины для одной и той же длины волны пропорциональны. По мере удаления от лампы накаливания освещенность будет быстро убывать. Если отойти в два раза дальше, освещенность уменьшится в 4 раза.