Чем отличаются световые характеристики света от энергетических

Энергети́ческая фотометри́ческая величина́ — фотометрическая величина, количественно выражаемая в единицах энергии или мощности и производных от них [1] . Энергетические величины характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

Энергетические фотометрические величины обозначаются подстрочным индексом «e», например, X_e.

Спектральная плотность энергетической фотометрической величины X e <displaystyle X_> — отношение величины d X e ( λ ) , <displaystyle dX_(lambda ),> приходящейся на малый интервал длин волн d λ , <displaystyle dlambda ,> заключённый между λ <displaystyle lambda > и λ + d λ , <displaystyle lambda +dlambda ,> , к ширине этого интервала:

X e , λ = d X e ( λ ) d λ . <displaystyle X_=<frac (lambda )>>.>

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 [2] .

Каждой энергетической величине соответствует аналог – световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что характеризуют свет с учётом его способности вызывать у человека зрительные ощущения.

Сведения об основных энергетических фотометрических величинах приведены в таблице.

Энергетические фотометрические величины [ править | править код ]

Энергетические фотометрические величины описывают энергетические параметры оптического излучения. Далее приведен список основных энергетических фотометрических величин с обозначениями по ГОСТ 26148—84 и единицами измерения Международной системы единиц (СИ) [1] .

Наименование (синоним [3] )	Обозначение	Определение	Единица измерения	Световой аналог
Энергия излучения (лучистая энергия)	Q e <displaystyle Q_> или W <displaystyle W>	Энергия, переносимая излучением	Дж	Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)	Φ <displaystyle Phi > e или P <displaystyle P>	Φ e = d Q e d t <displaystyle Phi _=<frac > >>	Вт	Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)	I e <displaystyle I_>	I e = d Φ e d Ω <displaystyle I_=<frac >>>	Вт·ср −1	Сила света
Объёмная плотность энергии излучения	U e <displaystyle U_>	U e = d Q e d V <displaystyle U_=<frac >>>	Дж·м −3	Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая светимость (излучательность)	M e <displaystyle M_>	M e = d Φ e d S 1 <displaystyle M_=<frac ><1>>>>	Вт·м −2	Светимость
Энергетическая яркость	L e <displaystyle L_>	L e = d 2 Φ e d Ω d S 1 cos ⁡ ε <displaystyle L_=<frac <2>Phi _><1>,cos varepsilon >>>	Вт·м −2 ·ср −1	Яркость
Интегральная энергетическая яркость	Λ e <displaystyle Lambda _>	Λ e = ∫ 0 t L e ( t ′ ) d t ′ <displaystyle Lambda _=int _<0>^L_(t’)dt’>	Дж·м −2 ·ср −1	Интегральная яркость
Облучённость (энергетическая освещённость)	E e <displaystyle E_>	E e = d Φ e d S 2 <displaystyle E_=<frac ><2>>>>	Вт·м −2	Освещённость
Энергетическая экспозиция	H e <displaystyle H_>	H e = d Q e d S 2 <displaystyle H_=<frac ><2>>>>	Дж·м −2	Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения	Q e , λ <displaystyle Q_>	Q e , λ = d Q e d λ <displaystyle Q_=<frac >>>	Дж·м −1	Спектральная плотность световой энергии

Здесь d S 1 <displaystyle dS_<1>> — площадь элемента поверхности источника, d S 2 <displaystyle dS_<2>> — площадь элемента поверхности приёмника, ε <displaystyle varepsilon > — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.

Энергети́ческая фотометри́ческая величина́ — фотометрическая величина, количественно выражаемая в единицах энергии или мощности и производных от них [1] . Энергетические величины характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

Энергетические фотометрические величины обозначаются подстрочным индексом «e», например, X_e.

Спектральная плотность энергетической фотометрической величины X e <displaystyle X_> — отношение величины d X e ( λ ) , <displaystyle dX_(lambda ),> приходящейся на малый интервал длин волн d λ , <displaystyle dlambda ,> заключённый между λ <displaystyle lambda > и λ + d λ , <displaystyle lambda +dlambda ,> , к ширине этого интервала:

X e , λ = d X e ( λ ) d λ . <displaystyle X_=<frac (lambda )>>.>

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 [2] .

Каждой энергетической величине соответствует аналог – световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что характеризуют свет с учётом его способности вызывать у человека зрительные ощущения.

Сведения об основных энергетических фотометрических величинах приведены в таблице.

Энергетические фотометрические величины [ править | править код ]

Энергетические фотометрические величины описывают энергетические параметры оптического излучения. Далее приведен список основных энергетических фотометрических величин с обозначениями по ГОСТ 26148—84 и единицами измерения Международной системы единиц (СИ) [1] .

Наименование (синоним [3] )	Обозначение	Определение	Единица измерения	Световой аналог
Энергия излучения (лучистая энергия)	Q e <displaystyle Q_> или W <displaystyle W>	Энергия, переносимая излучением	Дж	Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)	Φ <displaystyle Phi > e или P <displaystyle P>	Φ e = d Q e d t <displaystyle Phi _=<frac > >>	Вт	Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)	I e <displaystyle I_>	I e = d Φ e d Ω <displaystyle I_=<frac >>>	Вт·ср −1	Сила света
Объёмная плотность энергии излучения	U e <displaystyle U_>	U e = d Q e d V <displaystyle U_=<frac >>>	Дж·м −3	Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая светимость (излучательность)	M e <displaystyle M_>	M e = d Φ e d S 1 <displaystyle M_=<frac ><1>>>>	Вт·м −2	Светимость
Энергетическая яркость	L e <displaystyle L_>	L e = d 2 Φ e d Ω d S 1 cos ⁡ ε <displaystyle L_=<frac <2>Phi _><1>,cos varepsilon >>>	Вт·м −2 ·ср −1	Яркость
Интегральная энергетическая яркость	Λ e <displaystyle Lambda _>	Λ e = ∫ 0 t L e ( t ′ ) d t ′ <displaystyle Lambda _=int _<0>^L_(t’)dt’>	Дж·м −2 ·ср −1	Интегральная яркость
Облучённость (энергетическая освещённость)	E e <displaystyle E_>	E e = d Φ e d S 2 <displaystyle E_=<frac ><2>>>>	Вт·м −2	Освещённость
Энергетическая экспозиция	H e <displaystyle H_>	H e = d Q e d S 2 <displaystyle H_=<frac ><2>>>>	Дж·м −2	Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения	Q e , λ <displaystyle Q_>	Q e , λ = d Q e d λ <displaystyle Q_=<frac >>>	Дж·м −1	Спектральная плотность световой энергии

Здесь d S 1 <displaystyle dS_<1>> — площадь элемента поверхности источника, d S 2 <displaystyle dS_<2>> — площадь элемента поверхности приёмника, ε <displaystyle varepsilon > — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.

Для количественной оценки излучения используется достаточно широкий круг величин, который условно можно разделить на две системы единиц: энергетическую и световую. При этом энергетические величины характеризуют излучение, относящееся ко всей оптической области спектра, а светотехнические величины – к видимому излучению. Энергетические величины пропорциональны соответствующим светотехническим величинам.

Основной величиной в энергетической системе, позволяющей судить о количестве излучения, является поток излучения Фэ, или мощность излучения, т.е. количество энергии W, излучаемой, переносимой или поглощаемой в единицу времени:

Величину Фэ выражают в ваттах (Вт). – энергетическая единица

В большинстве случаев не учитывают квантовую природу возникновения излучения и считают его непрерывным.

Качественной характеристикой излучения является распределение потока излучения по спектру.

Для излучений, имеющих сплошной спектр, вводится понятие спектральной плотности потока излучения (j_l) – отношение мощности излучения, приходящейся на определенный узкий участок спектра, к ширине этого участка (рис. 2.2). Для узкого спектрального диапазона dl поток излучения равен dФ_l. По оси ординат отложены спектральные плотности потока излучения j_l = dФ_l/dl, поэтому поток представляется площадью элементарного участка графика, т.е.

Рисунок 2.2 – Зависимость спектральной плотности потока j_l излучения от длины волны l

Если спектр излучения лежит в границах от l₁ до l₂, то величина потока излучения

Под световым потоком F, в общем случае, понимают мощность излучения, оцененную по его действию на человеческий глаз. Единицей измерения светового потока является люмен (лм). – светотехническая единица

Действие светового потока на глаз вызывает его определенную реакцию. В зависимости от уровня действия светового потока работает тот или иной вид светочувствительных приемников глаза, называемых палочками или колбочками. В условиях низкого уровня освещенности (например, при свете Луны) глаз видит окружающие предметы за счет палочек. При высоких уровнях освещенности начинает работать аппарат дневного зрения, за который ответственны колбочки.

Кроме того, колбочки по своему светочувствительному веществу делятся на три группы с разной чувствительностью в различных областях спектра. Поэтому в отличие от палочек они реагируют не только на световой поток, но и на его спектральный состав.

В связи с этим можно сказать, что световое действие двумерно.

Количественная характеристика реакции глаза, связанная с уровнем освещения, называется светлотой. Качественная характеристика, связанная с различным уровнем реакции трех групп колбочек, называется цветностью.

Сила света(I). В светотехнике эта величина принята за основную. Такой выбор не имеет принципиальной основы, а сделан из соображений удобства, так как сила света не зависит от расстояния.

Понятие силы света относится лишь к точечным источникам, т.е. к источникам, размеры которых малы по сравнению с расстоянием от них до освещаемой поверхности.

Сила света точечного источника в некотором направлении есть приходящийся на единицу телесного угла W световой поток Ф, излучаемый этим источником в данном направлении:

I = Ф / Ω

Энергетическая сила света выражается в ваттах на стерадиан (Вт/ср).

За светотехническую единицу силы света принята кандела(кд) – сила света точечного источника, который испускает световой поток в 1 лм, распределенный равномерно внутри телесного угла в 1 стерадиан (ср).

Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхностью и замкнутым криволинейным контуром, не проходящим через вершину угла (рис. 2.3). При сжатии конической поверхности размеры сферической площади о становятся бесконечно малыми. Телесный угол в этом случае также становится бесконечно малым:

Рисунок 2.3 – К определению понятия «телесный угол»

Освещенность (Е).Под энергетической освещенностью Е_э понимают поток излучения на единицу площадиосвещаемой поверхности Q:

Энергетическая освещенность выражается в Вт/м 2 .

Световая освещенность Евыражается плотностью светового потока F на освещаемой им поверхности (рис. 2.4):

За единицу световой освещенности принят люкс, т.е. освещенность поверхности, получающей равномерно распределенный по ней световой поток в 1 лм на площади в 1 м 2 .

Среди других величин, используемых в светотехнике, важными являются энергияизлучения Wэили световая энергия W, а также энергетическая Нэ или световая Нэкспозиция.

Величины Wэ и W определяются выражениями

где – соответственно функции изменения потока излучения и светового потока во времени. Wэ измеряется в джоулях или Вт с, a W – в лм с.

Под энергетической Н_э или световой экспозицией понимают поверхностную плотность энергии излучения Wэили световой энергии W соответственно на освещаемой поверхности.

То есть световая экспозиция H это произведение освещенности E, создаваемой источником излучения, на время t действия этого излучения.

Дата добавления: 2014-01-15 ; Просмотров: 2659 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет