Продолжим самообразование. В прошлый раз мы говорили о фотометрии и основных фотометрических величинах. Настало время рассказать о единицах измерения этих величин.

Единицей силы света источника в системе СИ является кандела. Раньше ею была свеча. Сила света (наряду с длиной, временем, массой, силой тока, температурой и количеством вещества) является основной единицей СИ. Эта единица воспроизводится специально изготовленным эталоном в виде абсолютно черного тела при температуре затвердевания чистой платины (2046,6 К) и давлении в 1 атмосферу (101 325 Па). Не будем вдаваться в технические подробности устройства такого эквивалента. Скажем только, что канделой (кд) называют силу света, излучаемого в направлении нормали с 1/60 см2 излучающей поверхности указанного эталона. До введения канделы (1948 год) единицей силы света была меджународная свеча (1 м. св = 1,005 кд).

Напомним, что световой поток, посылаемый точечным источником света в телесный угол dΩ

.Полный световой поток, исходящий от источника света

Если для описания силы света пользуются энергетическими единицами, то говорят об энергетической силе источника, и измеряют эту величину в Вт/ср.

Единицей светового потока является люмен (лм) - световой поток, посылаемый точечным источником света в 1 канделу внутрь телесного угла в 1 стерадиан. Лучистый поток, как и следовало ожидать, измеряется в ваттах. Вводятся еще две дополнительные величины. Первая из них - это световая эффективность лучистого потока, или просто световая эффективность. Она равна числу люменов, соответствующее мощности в один ватт (лм/Вт). Вторая величина - обратная ей (Вт/лм) и называется она механическим эквивалентом света. Обе эти величины сильно зависят от длины волны λ. Их обычно приводят для зеленой волны λ=555 нм, где чувствительность нашего глаза максимальна. Они равны соответственно

625 лм/Вт и 0,00160 Вт/лм

Из закона сохранения энергии следует, что полный световой поток, исходящий от источника света, не может быть изменен (увеличен или уменьшен) никакими отражающими и преломляющими устройствами. Такие устройства могут только перераспределять световые потоки по различным направлениям. Например, вспышки, рефлекторы, софт-боксы, зонты и проч. Если точечный источник находится в прозрачной однородной среде, то на любых расстояниях от него остается постоянным не только полный поток Φ, испущенный источником в какой-либо момент времени, но и световой поток dΦ=JdΩ в пределах телесного угла dΩ, исходящего от источника. А так как телесный угол dΩ не зависит от расстояния r от источника, то не будет зависеть от этого расстояния и сила света J. Интенсивность света I на расстоянии r будет равна отношению dΦ на площадь

перпендикулярного сечения рассматриваемого элементарного пучка лучей. Таким образом,

.

Итак, интенсивность света обратно пропорциональна квадрату расстояния до точечного источника.

Теперь немного поговорим об освещенности. Так называется световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности. Пусть от точечного источника лучи падают на поверхность под углом θ к нормали освещаемой поверхности. Тогда

.

Разделив на площадь поверхности ds, получим

.

Таким образом, освещенность, создаваемая точечным источником в отсутствии поглощения, обратно пропорциональна квадрату расстояния до него и прямо пропорциональна косинусу угла между направлением падающих лучей и нормалью к освещаемой поверхности. Это - так называемый закон обратных квадратов.

Единицей освещенности является люкс (лк). Это такая освещенность, которая создается световым потоком в 1 люмен, равномерно распределенным по площади 1 м2. Освещенность в 1 лк создается точечным источником силою в 1 кд на внутренней поверхности шара радиуса 1 м, если он помещен в центре этого шара и излучает равномерно по всем направлениям.

Вот некоторые цифры, позволяющие дать представление о величине люкса. Освещенность от Солнца вне земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца 135000 лк. Освещенность в одну-две десятых люкса создает ночью при безоблачном небе полная Луна. Освещенность, создаваемая молодой Луной или Луной на ущербе, порядка нескольких сотых люкса. Безоблачное звездное небо создает ночью освещенность в тысячные доли люкса. Освещенность в десятитысячные доли люкса позволяют с трудом ориентироваться ночью. При освещенности порядка одного люкса можно с трудом читать. Скорость чтения быстро нарастает при увеличении освещенности до 50 лк. На сегодня хватит.

Оставайтесь с нами, дальше будет только интересней!