Оптическое излучение характеризуют фотометрическими параметрами. Различают фотометрические параметры энергетические и световые. Энергетические параметры характеризуют излучение безотносительно к его действию на какой-либо приемник излучения и связаны с переносимой излучением энергией. С помощью световых параметров оценивают излучение в случае, если приемником излучения служит человеческий глаз.
Чувствительность глаза к свету с разными длинами волн неодинакова. Она имеет максимум при = 0,555 мкм и быстро снижается при удалении от этого максимума. На границах видимого диапазона (= 0,38 и 0,78 мкм) чувствительность глаза практически падает до нуля. Цветовое ощущение определяется длиной волны, а яркость – интенсивностью светового потока.
На рис. 1.4 показана относительная спектральная световая эффективность глаза, адаптированного на дневной (1) и ночной (2) свет. Относительная спектральная световая эффективность V() представляет собой результат усреднения многих исследований. Оптическое излучение в видимом диапазоне описывается световыми параметрами и характеристиками.
Таким образом, энергетические и световые параметры излучения по смыслу одинаковы, но характеризуют излучение в различных диапазонах волн и измеряются в разных единицах. Количественные характеристики видимого света связывают со зрительным ощущением; в инфракрасном и ультрафиолетовом поддиапазонах оптического излучения, не воспринимаемого глазом, параметры характеризуют непосредственно энергию, переносимую излучением. Световые и энергетические параметры связаны пропорциональной зависимостью.
Для количественного описания оптического излучения, а также источников и приемников излучения используются пять основных энергетических параметров:
· поток излучения и сила излучения – параметры, характеризующие излучение;
· энергетическую светимость и энергетическую яркость – эти параметры характеризуют источник излучения с учетом площади излучаемой поверхности;
· энергетическую освещенность (облученность) – этим параметром характеризуют облучаемую, т.е. принимающую излучение, поверхность.
Для видимого излучения применяются, соответственно пять световых параметров: световой поток, сила света, светимость, яркость и освещенность.
Параметры оптического излучения, расчетные формулы, единицы величин и обозначения сведены в табл. 1.1.
Световым потоком (Ф) называется величина, характеризуемая числом квантов электромагнитного излучения (фотонов), прошедших за единицу времени через заданное поперечное сечение (F). Единицей светового потока является люмен (лм). Для характеристики яркости источника света величина светового потока не подходит, так как она зависит от площади рассматриваемого поперечного сечения (F) и расстояния (r) до источника света.
Для точечного источника света, обладающего центральной симметрией, световой поток (Ф) пропорционален телесному углу (). Этот угол определяется как отноше
ние площади сферической поверхности к квадрату радиуса и является безразмерной величиной. Единицей этого угла является стерадиан (ср). Вся поверхность сферы, в центре которой находится источник света, охватывает телесный угол (в стерадианах), равный:
.
Конус с углом раскрытия ± охватывает телесный угол (в стерадианах):
.
Таблица 1.1
Фотометрические параметры излучения
Энергетические параметры |
Свет |