Силой света / / источника называется величина, измеряемая отношением светового потока / / к величине телесного угла / /, в котором этот поток распространяется .
ФОТОМЕТРИЯ.
Раздел физики, изучающий световые величины, называются фотометрией. Рассмотрим некоторые из них. Световым потоком/Ф/ называется величина, измеряемая мощностью излучения, падающего на данную площадь.
Полным световым потоком /Ф источника называется величина, измеряемая мощностью излучения по всем направлениями, если его размеры малы по сравнению с расстоянием до мест наблюдения, то источник называется точечным.
Для дальнейших рассуждений воспользуемся представлением о телесном угле /ώ/, который определяется отношением поверхности /S/ вырезанной на сфере конусом с вершиной в центре к квадрату радиуса /r ²/ сферы ώ= , если S = r ² , то ώ=1. Единицей телесного угла является стерадиан, т.к. поверхность шара равна 4
², то полный телесный угол =4
стерадиан.
Часть пространства, ограниченную конической поверхностью, называют телесным углом .
Для характеристики источника света введём понятие силы света.
Силой света / / источника называется величина, измеряемая отношением светового потока /
/ к величине телесного угла /
/, в котором этот поток распространяется
.
Единицей измерения силы света в международной системе СИ является кандела /кд/. Кандела – сила света, излучаемого с площади 160 см² внутренней поверхности трубки, изготовленной её отвердевании. /2046.5°к/ в перпендикулярном направлении.
Из формулы получим Ф=
Единица светового потока в СИ: [F] = [1 лм] В СИ за единицу светового потока принят люмен (лм).
Люменом /лм/ называется световой поток, искупаемый точечным источником света в одну канделу внутри телесного угла в один стерадиан, так как полный телесный угол равен 4 стерадиан, то полный световой поток Фп=4
.
Решите задачу: Определить полный световой поток, испускаемый источником света в 25 Кд.
Свет, падая на тело, освещает их. Величину Е, характеризующую различную видимость отдельных тел и обусловленную величиной падающего на них светового потока, называют освещенностью .
Освещённостью называется величина, измеряемая отношением светового потока к площади поверхности, на которую он падает E= .
В СИ за единицу освещенности принимается люкс (лк) (от лат. «люкс» — свет).
Освещённость солнечными лучами - 100000 лк.
В пасмурный день - 1000 лк.
В световой комнате около окна – 100 лк.
На рабочем столе для тонких работ – 100 – 200 лк
Для чтения - 30 – 5- лк
Для полной луны - 0,62 лк.
Освещённость измеряется в зависимости от силы света источника и его расстояния от освещаемой поверхности. Какова же эта зависимость?
Полный световой поток 4
, а поверхность шара
Подставив эти величины в формулу
имеем
₀=
, т.е.
эта зависимость – первый закон освещённости. Если угол между перпендикуляром и падающим лучом увеличивается, то освещённость лучей.
- второй закон освещённости/. Объединив оба закона освещённости, получаем
. Освещённость, создаваемая точечным источником света на некоторой площадке прямо пропорциональна квадрату расстояния площади от источника, т.к.
, то 2-й закон:
*
Решить задачу:
Над серединой круглого стола на высоте 1,2 м. висит лампочка в 200 кд. Определить освещённость на краю стола, если его диаметр равен 1,8 м.
Решите задачу: Световой поток в 5 Лм падает чертёж в 500 см². Определить освещённость чертежа в люксах.
Для сравнения силы двух источников служит фотометр.
Расположив фотометр так, чтобы освещённости были равны Е ₁ =Е ₂ , то ₁ =
и
или
Решите задачу:
Две лампочки в 100 и 400 кд расположены на расстоянии 3 м друг от друга. Где нужно поместить между ними экран, чтобы он был одинаково освещён с обеих сторон.
Читая книгу, мы отчетливо видим буквы на белом фоне листа, хотя его освещенность можно считать везде одинаковой. Объясняется это тем, что белый лист и буквы по-разному отражают падающий на них световой поток.
Величину В, характеризующую различную видимость отдельных участков поверхности в заданном направлении, обусловленную распространяющимся от этой поверхности световым потоком, называют яркостью.
Единица яркости в С.И
Заметим, что наименьшая яркость, на которую реагирует глаз человека, составляет около 10-6 в кд/м2 , а яркость более 105 кд/м2 вызывает болезненное ощущение в глазу и может повредить зрение.
Применение фотометрии. Фотометрия находит применение в:
ü светотехнике и технике сигнализации;
ü астрономии и астрофизике, при расчете переноса излучения в плазме газоразрядных источников света и звезд, при анализе веществ;
ü пирометрии (совокупность методов определения высоких температур (выше 1000 °С), основанных на измерении интенсивности излучения света нагретым телом. Методы пирометрии оптической не требуют непосредственного контакта аппаратуры с исследуемым телом, позволяют измерять высокие температуры (более 3000 °С), температуры удаленных тел.), при расчетах теплообмена излучением и во многих др. областях науки и производства.