В отличие от рассмотренных ранее радиометрических характеристик излучения фотометрические единицы измерения света субъективны и зависят от спектральной чувствительности глаза человека. Обычно они применяются при обозначении освещенности в окружающей человека среде (освещенность помещения, освещенность при фотографировании и т. п.). Хотя профессионалы в спектроскопии, фотобиологии и химии стараются избегать применения физиологических единиц и используют физические единицы, т.е. объективные световые единицы, даже сегодня в некоторых научных публикациях мы имеем дело с физиологическими единицами (например, люксами).
Соотношения характеристик
Большое число радиометрических и фотометрических единиц сбивает с толку, поэтому их возможные соотношения приведены в таблице 1. Зная спектральную чувствительность глаза человека, можно получить приблизительные формулы преобразования одних единиц измерения в другие.
Табл. 1. Соотношения основных радиометрических и фотометрических единиц измерения.
| Параметр | Условное обозначение | Определение | Единица измерения | Описание |
|---|---|---|---|---|
| Поток излучения Скорость потока излучения (Световой поток, лм) |
Ф | dQe/dt | Вт | Мощность dQe, излучаемая источником света в пространство в единицу времени dt |
| Интенсивность излучения (Сила света 1 кд = 1 лм/ср) | I | dФ/ dΩ | Вт ср-1 | Мощность dФ, излучаемая источником света в единицу телесного угла dΩ |
| Плотность потока излучения, падающего на поверхность (Плотность светового потока 1 лк = 1 лм/м2) |
Е | dΦ/dΑ | Вт м-2 | Мощность dФ, падающая на единицу площади dA детектора |
| Яркость излучения (Яркость, кд/м2) |
Lе | Вт ср-1 м-2 | Мощность dФ, излучаемая единицей поверхности dA, излучателя Ламберта в единицу телесного угла dQ | |
| Энергия спектрального излучения (Спектральный световой поток, лм м-1) |
Ф(λ) | dФ/dX | Вт нм | Мощность dФ, излучаемая в определенном интервале длин волн dX |
Физиологические единицы
Исторически кандела ассоциируется с «мощностью излучения» свечи.
В настоящее время кандела определяется как мощность излучения черного тела с площадью 1,67 мм2 при температуре плавления платины (2045 К).
Кандела излучает во все окружающее пространство ( стерадиан) люменов. В результате плотность светового потока на поверхности сферы с радиусом 1 м вокруг точечного источника света составляет 1 лк. Эта единица измерения характеризует «то, что мы действительно видим», т.е. зависит от спектральной чувствительности глаза, от восприятия глазом различных цветов. Например, если глаз адаптирован к дневному свету, то чувствительность глаза имеет одну характеристику, а если глаз адаптирован к темноте, то характеристика его чувствительности смещается на 50 нм к более коротким волнам, как показано ниже:
Таким образом, для корректного преобразования фотометрических единиц измерения в физические необходимо использовать кривые чувствительности глаза. Их максимумы размещены в желто-зеленом спектральном диапазоне.
При монохроматическом свете чувствительность глаза Vrel легко определяется, и по ней можно сделать корректный перевод фотометрической единицы в физическую:
1 лк = 1,61 х 10-7 х Vrel (Bт/см2)
Однако такое преобразование затруднено, если используется широкополосный свет или «белый свет». Тогда нужно интегрировать чувствительность глаза по всем используемым длинам волн и знать точное спектральное распределение.
Не знаете, где заказать написание статьи по физике на заказ? Авторы Студворк к вашим услугам!
Комментарии