ФОТОМЕТРИЯ. Источник света, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием от места наблюдения до источника

Источник света, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием от места наблюдения до источника, называется точечным. В противном случае источник света называется протяженным.

Вторичные источники света – предметы, отражающие или рассеивающие свет от посторонних самосветящихся тел.

В фотометрии используются следующие величины:

1. энергетические – характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приемники излучения;

2. световые – характеризуют физиологические действия света и оцениваются по воздействию на глаз (исходят из так называемой средней чувствительности глаза) или другие приемники излучения.

1. Энергетические величины.

t, за которое излучение произошло:

Ф = W.

Энергетическая сила света (сила излучения) Ie излучения Ф,источникактелесномууглуΩ,

(2.1)

– величина, равная отношению потока

в пределах которого это излучение

Ie = e.

Энергетическая светимость (излучательность) R

 

(2.2)

 

– величина, равная отношению

 

e

Ф

потока излучения deисп испускаемого поверхностью, к площади dS сечения, сквозь которое этот поток проходит:

 

 

Ф

=

.

R

=

.

B

.

S

deиспedS

 

(2.3)

 

e

Энергетическая яркость (лучистость) В – величина, равная отношению

 

энергетической силы света dIe элемента излучающей поверхности к площади dSn проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения:

dIeedSn

 

(2.4)

 

Энергетическая освещенность (облученность) Ее – характеризует величину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности dS:

e

dS

Ee = dФ. (2.5)

 

2. Световые величины.

Световойпоток Ф – это количество световой энергии, переносимой через выделенную площадку за 1 времени.

Сила света – световой поток испущенный источником, приходящийся на единицу телесного угла:

Ω

d

I = dФ, (2.6)

 

где d Ω = S, – площадь, вырезаемая телесным углом на поверхности сферы радиусом r.

r

Полныйтелесный угол равен 4 p стерадиан.

 

Если сила света источника не зависит от направления, то источник света называется изотропным. Для изотропного источника:

p

I = Ф. (2.7)

 

Ф

Протяженный источник света можно охарактеризовать светимостью R различных его участков, под которой понимается световой поток dисп, испускаемый единицей площади

Ф

dS по всем направлениям:

 

dисп

 

DS

Для характеристики излучения света в заданном направлении служит яркость B.

Яркость B светящейся поверхности в некотором направлении a (рис. 7) – отношение силы света I в этом направлении к площади проекции светящейся поверхности на

 

(2.8)

 

плоскость, перпендикулярную данному направлению dSn:

 

dIdIdФ

dSndS × cos a d Ω × dS × cos a

 

(2.9) Рис.7

 

Ф

Ф

Освещенность Е – величина, равная отношению светового потока dпад, падающего на поверхность, к площади этой поверхности dS:

Е=ddпад.

Освещенность, создаваемая изотропным точечным него, равна

(2.10)

источникомнарасстоянии r от

r

Закон освещенности (2.11) применим только для точечных источников света.

Освещенность, созданная несколькими точечными источниками, равна сумме освещенностей от каждого источника.

Источник света называется косинусным или ламбертовским, если сила света любой элементарной площадки на его поверхность прямо пропорциональна косинусу угла между нормалью к площадке и направлением излучения, т.е.

I = I0 × cos, (2.12) где I0 – сила света в направлении нормали.

Светимость и яркость косинусного излучателя связаны соотношением:

R =p B. (2.13)

Яркость поверхности косинусного излучателя одинакова во всех направлениях.

Решение тестовых задач раздела «Фотометрия»

Тест 1

Светимостьламбертовскогоисточника 3140 лм/м2. Яркость (в кд/м2) такого источника равна …

А) 1000 Б) 3,14 В) 9860 Г) 100

Тест 2

Изотропный источник силой света 18 кд освещенность 2 лк на расстоянии (в м), равном…

А) 4,5 Б) 9

Тест 3

Величина светового потока, падающего на поверхность, равна 100 лм, площадь поверхности 2 см2. Освещенность этой поверхности (в лк) равна …

А) 5 × 105 Б) 500 В) 0,02 Г) 200

Тест 4

Отношение светового потока Ф,испускаемогоисточникомсветаплощадью S к

		,

величине этой площади …

А) сила света Б) светимость В) освещенность Г) яркость

Тест 5

Освещенность поверхности изотропным источником …

А) обратно пропорциональна квадрату расстояния от поверхности до источника Б) прямо пропорциональна квадрату расстояния от поверхности до источника В) обратно пропорциональна расстоянию от поверхности до источника

Г) не зависит от расстояния между источником и поверхностью

Тест 6

Яркость ламбертовского источника … А) зависит от выбранного направления В) обратно пропорциональна светимости

Б) не зависит от направления

Г)в 3,14 раз больше светимости

Тест 7

Отношение потока излучения источника к телесному углу, в котором это излучение распространяется …

А) лучистость Б) облученность В) излучательность Г) сила излучения

Тест 8

Изотропныйисточниксилойсвета 20 кд при нормальном падении лучей на расстоянии 2 м создает освещенность (в лк), равную …

А) 5 Б) 10 В) 40 Г) 20

Тест 9

Освещенность некоторой поверхности равна 5000 лк. Величина светового потока, падающего на поверхность, равна 100 лм. Площадь этой поверхности (в см2) равна …

А) 200 Б) 0,02 В) 50 Г) 20