Основные фотометрические величины и единицы

Световой поток Ф – это эффективный поток, оцениваемый действием на образцовый приемник (орган зрения), спектральная чувствительность которого нормализована функциями относительной спектральной световой эффективности излучения V(l) – для дневного зрения и V ^¢ (l) – для ночного зрения. Световой поток характеризует мощность световой энергии.

Единица измерения светового потока люмен (лм). 1 лм численно равен световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле равноинтенсивным точечным источником с силой света в одну канделу.

Многократными измерениями установлено, что 1 Вт потока монохроматического излучения с длиной волны l= 0, 555 мкм равен 683 люменам светового потока (для дневного зрения).

Монохроматический световой поток

где S_max(λ) – максимальная спектральная чувствительность (для дневного зрения S_max(λ) = 683 лм× Вт^-1, для ночного зрения S’max(λ) = 1700 лм× Вт^-1;

V(λ) - относительная спектральная световая эффективность излучения;

Ф_е(l, dl) – монохроматический поток излучения.

Световой поток сложного излучения:

или

Сила света – это пространственная плотность светового потока в заданном направлении. Она определяется отношением светового потока к телесному углу , в пределах которого он заключен и равномерно распределен:

.

Единицей измерения силы света служит кандела (кд). Кандела – сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении с 1/600 000 квадратного метра поверхности полного излучателя при температуре затвердевания платины(2045 К) и давлении 101 325 паскалей (Па). В системе СИ дается следующее определение: кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение с частотой 540× 10¹² Гц (l=0, 555 мкм), энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Освещенностью называется плотность светового потока по освещаемой поверхности, численно она равна отношению светового потока к площади освещаемой поверхности, на которую поток падает и равномерно распределен:

.

Единица освещенности – люкс (лк). Люкс характеризует освещенность поверхности, на 1 м2 которой падает и равномерно распределяется световой поток в 1 лм.

Яркость – величина, характеризующая световую мощность элементарного пучка света. Численно определяется отношением силы света излучающего элемента в данном направлении к площади проекции этого элементарного участка светящей поверхности на плоскость, перпендикулярную заданному направлению.

.

Измеряется в канделах на квадратный метр ().

20. Преимущества и недостатки зрительных измерений.

П.: оборудование простое по устройству, удобное в эксплуатации, практически не зависит от микроклимата (температуры, влажности). Хорошо настроенное оборудование и опытный наблюдатель позволяют достичь удовлетворительной точности.

Н.: длительные зрительные измерения утомительны, что ведет к увеличению погрешностей измерений;

- низкая точность при измерениях разноокрашенных поверхностей;

- можно измерять только видимые излучения;

- результаты измерений должны подвергаться аналитическим расчетам.

В связи с этим по мере развития науки и техники глаз как приемник оптического излучения стал вытесняться физическими приемниками.

19.(1) Определение цветовой температуры колориметрическим методом (метод сине-красного отношения).

Для определения цветности тепловых излучений часто используют цветовую температуру – Т_цв. Т_цв – температура полного излучателя, при которой цветность его излучения одинакова с цветностью исследуемого излучения при заданной (истинной) температуре. Т.к. форма кривой спектральной плотности потока излучения для тепловых излучений плавная, то Т_цв достаточно точно определяется по отношению спектральной плотности потока излучения двух узких зон, расположенных по краям видимого спектра. Этот метод определения Т_цв. носит название метода сине-красного отношения. Для определения Т_цв. проводятся измерения силы тока с помощью фотоэлемента с красным и синим светофильтрами. Значение Т_цв. определяется по отношению двух показаний гальванометра, подключенного к фотоэлементу, при синем и красном светофильтрах по построенной предварительными измерениями градуированной кривой зависимости Т_цв.=

19(2). Градуировка спектральных приборов по длинам волн.

Все спектральные приборы должны быть предварительно проградуированы для определения длины волны исследуемого значения.

Некоторые приборы имеют указатели длин волн спектра в зависимости от положения призмы или зрительной трубы непосредственно в тех или иных единицах длины. Другие приборы этого не имеют, а снабжены лишь условными делениями и указателями для отметки положения призмы или трубы. Первые приборы нуждаются в проверке своей шкалы время от времен, особенно после тряски, переноски. Вторые требуют градуировки и проверки в некоторых точках. Градуировка выполняется в возможно большем числе точек. Для этой цели пользуются хорошо изученными спектрами: Fe, Hg, Cu, Ag, Zn, Ne, Cd…

Известные длины волн линий называют нормалями. Нормали разделяются по нормали 1, 2 и 3 порядка. В качестве нормали 1 порядка принята красная линия Cd, длина волны которой при 15°С и 750мм давления сухого воздуха равна 6438, 4696А (Фабри, Перо, Бенуа). Красная Cd линия выбрана вследствие большой однородности и резкости.

Нормалями 2 порядка служат определенные линии в спектре железа, для красной части, где спектр железа беден линиями, служат нормалями некоторые линии неона.

Нормалями 3 порядка служат некоторые линии в спектре и других инертных газов.

В лабораторной практике чаще всего градуировки производят по спектральным линиям излучения ртути, неона, натрия и др.

От ртутной линиями пользуются линиями: 690, 7; 579, 1; 577, 0; 546, 1; 491, 6; 435, 8; (434, 0); (434, 8); 410, 7; 407, 8; 404, 7нм.

В результате градуировки получаются данные для построения градуировочного графика , где n – деления шкалы отсчета или деления на измерительном барабане монохроматора. Пользуясь этим графиком, можно приближенно определять длины волн неизвестных спектральных линий.