Основные светотехнические понятия и определения

Оптическая часть спектра, состоящая из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных излучений, имеет диапазон длин волн от 0,01 до 340 мк. Человеческий глаз воспринимает излучения с длиной волны от 0,38 до 0,77 мк.

Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения — световым потоком. Единица светового потока — люмен (лм).

Как правило, источники света излучают световой поток в разных направлениях неодинаково. Поэтому, чтобы можно было характеризовать интенсивность излучения светового потока в том или ином направлении, вводится понятие «угловой плотности» светового потока, называемой силой света источника в данном направлении.

Единицей силы света является кандела (кд). Характеристики распределения силы света источника в пространстве изображают графически в системе полярных координат, центр которых совмещен с центром источника света (рис. 43).

Рис. 43. Кривые силы света:

1— лампы накаливания с условным световым потоком в 1000 лм;

2 — той же лампы, установленной в светильнике «Универсаль»

По изображенной кривой можно легко определить силу света в любом направлении. Для этого проводим радиус под заданным углом до пересечения с кривой силы света. Затем проводим концентрическую окружность из найденной точки на кривой силы света до оси 0—180°, на которой и получаем искомую силу света для данного угла. Так, например, из рис. 43 следует, что подвешенная электрическая лампа накаливания с условным световым потоком в 1000 лм излучает в вертикальном вниз направлении силу света, примерно равную 100 кд, а в направлении 50° к вертикали — 90 кд. Та же лампа, установленная в светильнике «Универсаль», излучает соответственно 235 и 165 кд.

Сила света, характеризуя интенсивность излучения света в данном направлении, не может, однако, служить мерилом для оценки уровня светового ощущения, так как световое ощущение зависит также и от видимых глазом размеров светящейся поверхности тела. Величиной, определяющей уровень светового ощущения, является яркость.

Яркость — это световое ощущение, создаваемое самосветящимся или освещаемым предметом в глазу наблюдателя; она зависит от величины силы света, испускаемой предметом в направлении к глазу, и величины проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Рис. 44. Определение яркости:

а— плоской поверхности; б — шаровой поверхности; АА — линия наблюдения; ББ — плоскость, перпендикулярная к линии наблюдения; S — светящаяся поверхность

Яркость светящейся поверхности можно вычислить по формуле (рис. 44)

где

В_α— яркость в направлении к глазу наблюдателя в кд/м²;

J_α— сила света в направлении к глазу наблюдателя в кд;

α—угол между нормалью к поверхности светящегося тела и направлением к глазу наблюдателя в градусах;

S — величина светящейся поверхности в м².

Яркость поверхности, рассматриваемой под прямым углом (α = 0°), может быть определена по более простой формуле

B=J/S,

где В — яркость в направлении, перпендикулярном к светящейся поверхности;

J— сила света в том же направлении.

Единицей яркости является кандела на квадратный метр (кд/м²). Если некоторая равномерно светящаяся поверхность имеет в заданном направлении силу света в 1 кд, а площадь проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к заданному направлению, равняется 1 м², то яркость этой поверхности в том же направлении будет равняться 1 кд/м².

Световой поток F_пад, падающий на некоторую поверхность S, распределяется по ней неравномерно.

Поверхностная плотность светового потока в данной точке называется освещенностью.

Средняя величина освещенности Е_ср для поверхности определяется отношением E_ср = F_пад/S.

Единицей освещенности является люкс (лк). Люкс соответствует поверхностной плотности светового потока в 1 лм, равномерно распределенного на площади в 1 м₂.