фотометрия
ФОТОМЕТРИЯ, раздел прикладной физики, занимающийся измерениями света. С точки зрения фотометрии, свет – это излучение, способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз. Такое ощущение вызывает излучение с длинами волн от ~0,38 до ~0,78 мкм, причем самым ярким представляется излучение с длиной волны ок. 0,555 мкм (желто-зеленого цвета). Поскольку чувствительность глаза к разным длинам волн у людей неодинакова, в фотометрии принят ряд условностей. В 1931 Международная комиссия по освещению (МКО) ввела понятие «стандартного наблюдателя» как некоего среднего для людей с нормальным восприятием. Этот эталон МКО – не что иное, как таблица значений относительной световой эффективности излучения с длинами волн в диапазоне от 0,380 до 0,780 мкм через каждые 0,001 мкм. На рис. 1 представлен график, построенный по данным этой таблицы, причем на нем указаны интервалы длин волн, соответствующие цветам солнечного спектра. Яркость, измеренная в соответствии с эталоном МКО, называется фотометрической яркостью или просто яркостью.
Кандела (кд) - это единица силы света.
Люкс (лк) - это единица освещенности.
Люксметр - это прибор для измерения освещенности.
Освещенность - это физическая величина, которой характеризует энергию света, падающего на поверхность.
Сила света - это физическая величина, которая является мерой энергии света, распространяющегося в определенном направлении
Солнечная батарея - это устройство, которое преобразует энергию света в электрический ток.
Фотометрия - это часть оптики, которая изучает измерения энергии света, дает возможность рассчитывать освещение поверхностей.
Световой поток - это физическая величина, численно равная количеству оцениваемой по зрительным ощущениям световой энергии, падающей на поверхность за единицу времени.
Обозначают световой поток буквой Ф, вычисляют по формуле:
Ф = W / t (1), где W - оцениваемая по зрительным ощущениям световая энергия, падающая на определенную поверхность, t- время падения световой энергии.
Основной характеристикой источника света является так называемая сила света. Эту физическую величину обозначают I, единицей силы света является кандела (кд).
Физическая величина, характеризующая свечение источника света в определенном направлении, называется силой света.
Вычисляют по формуле: I = Ф / 4π.
1 кд примерно соответствует силе света одной свечи («кандела» как раз и означает «свеча»). Электрические лампы накаливания чаще всего имеют силу света около 100 кд, прожектор дает десятки тысяч кандел, а иногда - даже миллионы кандел.
Следует учесть, что далеко не весь свет от источника попадать, например, на страницу книги, которую мы читаем. А для нас именно это самое важное! Чтобы характеризовать, насколько освещена та или иная поверхность вводят такую физическую величину, как освещенность. Ее обозначают Е, измеряют в люксах (лк). Эта величина показывает, сколько света попадает на единицу площади поверхности.
Физическая величина, численно равна световому потоку, падающему на единицу освещенной поверхности, называется освещенностью.
Освещенность вычисляют по формуле: Е = Ф / S,
где S - площадь поверхности на которую падает световой поток.
Существуют специальные приборы (люксметры) для измерения освещенности.
От чего же зависит освещенность поверхности (страницы книги, дороги, ученического стола)? Будем считать, что свет излучает единственный точечный источник света. Тогда прежде всего надо учесть силу света источника. Если она удвоится, то это то же самое, что добавить еще один такой же источник. Таким образом, освещенность тоже удвоится - она прямо пропорциональна силе света источника. Надо также учесть расстояние r к этому источнику. Если, например, увеличить это расстояние вдвое, то такая же энергия света распределяться по поверхности, площадь которой увеличилась в 22 = 4. Итак, освещенность поверхности уменьшится в 22 = 4 раза. Если увеличить расстояние до источника света втрое, освещенность уменьшится в 32 = 9 раз. Таким образом, освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света.
Е = I / R2
Освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света.
От чего еще зависит освещенность? Попробуйте включить в темной комнате единственную настольную лампу и, отойдя от нее на определенное расстояние, поворачивайте лист бумаги под разными углами к световым лучам.
Вопросы
1. По какой формуле можно вычислить силу света?
2. Дайте определение светового потока.
3. Запишите единицу светового потока в СИ.
4. Как называют физическую величину, численно равную световому потоку, который падает на единицу освещенной поверхности?
5. Какая математическая зависимость между освещенностью поверхности и световым потоком?
7. Какое обозначение и какова единица силы света в СИ?
8. По какой формуле можно рассчитать световой поток?
9. От чего зависит освещенность?
10.Как обозначения и какова единица освещенности в СИ?
11.Как называют физическую величину, характеризующую свечения источника света в определенном направлении?
12. Охарактеризуйте зависимость освещенности от расстояния между предметом и источником света.