5. 1 Основные светотехнические величины

Видимое излучение характеризуют такие величины как световой поток, сила света, освещенность и яркость, связь между которыми показана на рис. 5.1.

Рис. 5.1 Схема зависимости световых величин

Световой поток F — лучистая энергия, которая воспринимается человеком как свет. Глаз человека является селективным приемником света с определенной спектральной чувствительностью. Волны различной длины вызывают различное цветовое ощущение. В частности, глаз человека наиболее чувствителен к видимому излучению с длиной волны 555 нм - желто - зеленый цвет (1 нм = 10^-м).

Световой поток определяется по формуле:

где V()- относительная видность (современное название - относительная спектральная световая эффективность), определяемая по формуле:

где:

К () - видность излучения, определяемая отношением светового потока монохроматического излучения к соответствующему полному потоку излучения. При длине волны  = 555 нм приобретает максимальное значение К_mах = 683 лм/Вт;

F_e() - функция спектральной плотности потока излучения.

Единицей измерения светового потока является люмен (лм). Один люмен - световой поток от эталонного точечного источника в одну международную свечу, помещенного в вершине телесного угла в 1 стерадиан (стерадиан - телесный угол, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса). Лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 лм, а люминесцентная лампа мощностью 40 Вт - 3200 лм. Свечение источника света в некотором направлении характеризует сила света

Сила света I - пространственная плотность светового потока F, численно равная отношению светового потока dF, исходящего от точечного источника, к величине телесного угла d, в пределах которого он распространяется.

За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела - сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600000 м² полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) и давлении 101325 Па.

Средняя сила света лампы накаливания мощностью 100 Вт составляет около 100 кд.

Освещенность Е - поверхностная плотность светового потока, численно равная отношению светового потока dF, равномерно падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности dS.

Единица освещенности - люкс (лк). Один люкс - освещенность поверхности, на 1м² которой падает световой поток в 1 лм (1 лк = 1лм/м²).

В природных условиях освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100 000 лк.

Яркость L - это поверхностная плотность силы света в данном направлении. Яркость L поверхности под углом α к нормали численно равна отношению силы света dl, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dA проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

где:

dI - сила света, излучаемого поверхностью dA в направлении α.

А - площадь участка, испускающего излучение;

α - угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения.

Яркость является величиной, непосредственно воспринимаемой глазом человека. Яркость объекта восприятия зависит от освещенности и его отражательной способности (рис. 5.2.). Отражательная способность окружающих нас предметов неодинакова, поэтому при постоянстве солнечного освещения мы можем воспринимать множество оттенков окружающего нас мира.

Единицей измерения яркости является кандела на 1 м² (кд/м²).

Яркость солнца - около миллиарда кд/м², а люминесцентной лампы — 5...11 тысяч кд/м². Лист белой бумаги, освещенный настольной лампой мощностью 60 Вт, имеет яркость 30...40 кд/м².

Рис. 5.2 Яркость