Световая величина
- 1 year ago
- 0
- 0
Светова́я величина́ — редуцированная фотометрическая величина , образованная из энергетической фотометрической величины при помощи относительной спектральной чувствительности специального вида — относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения . От энергетических световые величины отличаются тем, что характеризуют свет с учётом его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Образуют систему световых фотометрических величин.
В качестве единиц измерения световых величин используются особые световые единицы, базирующиеся на единице силы света « кандела ». В свою очередь кандела является одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) .
Световые величины обозначаются теми же буквами, что и энергетические величины, из которых они образованы, но снабжаются при этом индексом « », например, .
В случае монохроматического излучения с длиной волны соотношение, связывающее световую величину с энергетической величиной , имеет вид
где — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения (фотометрический эквивалент излучения), равное в Международной системе единиц (СИ) 683 лм /Вт . С учётом этого значения исходное соотношение принимает вид
Функция по своему физическому смыслу представляет собой относительную спектральную зависимость чувствительности человеческого глаза, её максимум располагается на длине волны 555 нм . Функция нормирована так, что её значение в максимуме равно единице. Таким образом, из сказанного следует, что значение световой величины монохроматического излучения пропорционально значению энергетической величины и чувствительности глаза.
В более общем случае, когда излучение занимает относительно широкий участок спектра, этот участок можно разбить на большое количество малых частей, каждая из которых располагается между и и имеет ширину . Излучение, приходящееся на любую из этих частей, можно рассматривать как монохроматическое со значениями световой величины и энергетической — . Записав для каждой части спектрального диапазона приведённое выше соотношение и произведя суммирование (точнее, интегрирование), получим следующее:
Для дальнейшего удобно ввести в рассмотрение спектральную плотность энергетической величины. Спектральная плотность величины определяется как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:
Используя это определение в подынтегральном выражении, получаем окончательное соотношение для связи световой величины с соответствующей ей энергетической величиной, справедливое в общем случае:
Спектральная плотность световой фотометрической величины определяется аналогично спектральной плотности энергетической величины: она представляет собой отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, располагающийся между и к ширине этого интервала:
Обозначением спектральной плотности величины служит буква, представляющая соответствующую величину, с подстрочным индексом, указывающим спектральную координату. В качестве последней могут выступать не только длина волны, но и частота , энергия кванта света, волновое число и другие .
Сведения об основных световых величинах и об их энергетических аналогах приведены в таблице.
Наименование | Обозначение величины | Определение | Обозначение единиц СИ | Энергетический аналог |
---|---|---|---|---|
Световая энергия |
|
|
|
Энергия излучения |
Световой поток |
|
|
|
Поток излучения |
Сила света |
|
|
|
Сила излучения (энергетическая сила света) |
Объёмная плотность световой энергии |
|
|
|
Объёмная плотность энергии излучения |
Светимость |
|
|
|
Энергетическая светимость |
Яркость |
|
|
|
Энергетическая яркость |
|
|
|
||
Освещённость |
|
|
|
Облучённость |
|
|
|
Энергетическая экспозиция | |
|
|
|
Спектральная плотность энергии излучения |
Здесь — площадь элемента поверхности источника, — площадь элемента поверхности приёмника, — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.