Основные фотометрические параметры

Создание средств отображения информации требует учета психофизических способностей оператора и прежде всего особенностей и возможностей органов зрения.

Реакция зрительного анализатора человека зависит от энергетических параметров и спектрального состава излучения. Световое излучение характеризуется следующими основными параметрами:

-световой поток;

-сила света;

-яркость;

-освещенность;

-яркостный контраст.

Мощность, переносимую энергией излучения, называют световым потоком . Он выражается в люменах (лм).

Сила света - характеризует пространственную плотность светового потока в данном направлении и определяется как отношение светового потока проходящего внутри малого телесного угла в рассматриваемом направлении к величине этого угла:

.

Телесный угол ,

где - площадь, вырезаемая телесным углом на поверхности сферы A;

- радиус этой сферы.

Телесный угол выражается в стерадианах (ср). Единица силы света – кандела (кд) принята за основную светотехническую единицу.

Кандела – сила света, излучаемая при температуре затвердевания платины элементом поверхности эталона черного тела площадью в направлении перпендикулярном этому элементу.

Единица светового потока – люмен – определяется как световой поток от точечного источника в 1кд внутри телесного угла в 1ср.

На рис. показан точечный источник, помещенный внутри сферы радиусом , создающий равномерный поток во всех направлениях. Поток в 1лм распространяется внутри телесного угла, вырезающего на поверхности сферы участок площадью в .

В пределе, при бесконечном уменьшении , телесный угол стремится к прямой, указывающей направление силы света. Это позволяет рассматривать силу света как вектор.

Если световой поток от точечного источника равномерен, то сила света одинакова во всех направлениях:

.

Яркость L – характеризует излучение светящейся поверхности площадью в данном направлении. Понятие яркости применяется к источникам, имеющим конечные размеры.

.

Из второго соотношения можно дать следующее определение

Яркость – отношение силы света, излучаемой (или отражаемой) элементом поверхности в рассматриваемом направлении к проекции площади этого элемента на плоскость перпендикулярную данному направлению.

Единицей яркости является - яркость поверхности квадратный метр которой дает в направлении, перпендикулярном этой поверхности, силу света в 1кд.

Яркость некоторых источников света:

-экран ЭЛТ – 30 - 1000 ;

-светодиоды – 10 - 400 ;

-люминесцентная лампа – (5 – 10) ;

-нить эл. лампы накаливания – (2 – 3) ;

-нить газонаполненной лампы накаливания – (8 – 20) ;

Объекты, которые видны благодаря освещению светом от первичных (активных) источников, называют вторичными (пассивными) источниками света. Их основной характеристикой является освещенность.

Освещенность характеризуется световым потоком падающим на единицу освещаемой поверхности

.

Световой поток в 1лм, равномерно освещающий площадь в1 создает освещенность в 1лк (люкс).

Минимальная освещенность для чтения – 20лк.

В комнате в ясный летний день – 100лк.

Прямые солнечные лучи на открытой местности – 100000лк.

Яркость через освещенность

.

Отраженная от объекта часть потока характеризуется коэффициентом отражения

,

где - отраженная часть потока .

Поверхность, отражающую свет, можно рассматривать в качестве источника света со световым потоком . Яркость этого источника

.

Коэффициенты отражения для некоторых поверхностей:

-снег, мел, гипс – 0, 93;

-белая бумага – 0, 6 – 0, 8;

-черное сукно – 0, 01 – 0, 02;

-черный бархат – 0, 004 – 0, 01.

Яркостный контраст определяет соотношение яркости объекта и фона. Различают прямой и обратный контраст. Для позитивного изображения (темное изображение на белом фоне) задается прямой контраст

;

где и - яркость объекта и фона.

Для негативного (светлого на темном) изображения задается обратный контраст:

.

В ряде случаев пользуются понятием контрастности , представляющим отношение яркостей объекта (фона) и фона (объекта):

при ;

при ;

.