Физические величины в оптике можно условно разделить на электрические

Подпись: Рис.2.10. Схема реализации первичного эталона света - канделы 
Физические величины в оптике можно условно разделить на электрические (электромагнитные) и фотометрические. К первым относятся напряженности электрического  и магнитного полей и вектор Пойтинга  (вектор плотности потока энергии). Ко вторым — сила света I, световой поток Ф, телесный угол W, яркость L, освещенность x.

Рассмотрим фотометрические единицы. За основную физическую фотометрическую величину принята сила света. За единицу силы света, излучаемой черным телом при температуре затвердевания платины (TPt = 2042,5 К) с площади поверхности, равной 1/60 см2, в направлении нормали к ней, принята кандела (1 свеча), обозначаемая кд. При определении силы света одновременно введена и процедура эталонирования.

В современном первичном эталоне единицы силы света в качестве излучателя используется  керамическая трубка, помещенная в находящийся в керамическом тигле расплав платины с точкой плавления 2042 К (рис.2.10). При калибровке сравниваются (на глаз либо фотоприемником) световые потоки от эталона и калибруемого источника, учитываются потери в плазме и линзе.

Государственный первичный эталон света — кандела состоит из: двух взаимно заменяемых излучателей (трубки с окисью магния, погруженной в чистую платину в сосуде из окиси тория); сосуда с платиной, установленного в два кварцевых стакана, заполненных окисью тория и окисью циркония соответственно; высокочастотной индукционной печи для нагрева и возбуждения излучателя; оптических устройств для фокусировки изображения светящегося отверстия излучателя; установки со зрительным и фотоэлектрическим фотометром (фотометр Люммера) для передачи размера единицы вторичным эталонам.

Среднеквадратичное отклонение результата воспроизведения и передачи силы света составляет ~ 2×10–3. Остальные фотометрические величины являются производными силы света. При этом используется следующее известное соотношение между ними:

I =,

где  — угол, под которым источник видит приемник; DФ — световой поток; Апр — площадь приемника.Единицей светового потока Ф в один люмен называют световой поток, испускаемый внутри телесного угла в один стерадиан (обозначается ср) точечным источником света, помещенным в вершине телесного угла и имеющим одинаковую по всем направлениям внутри этого телесного угла силу света в одну международную свечу (канделу), и обозначают лм.

Между фотометрической и энергетической величиной существует следующая связь: 1 лм = 0,00161 Вт = 1,61×104 эрг×с–1 потока лучистой энергии (иначе 1 Вт = 634 лм светового потока лучистой энергии).

За единицу яркости L (L = I/S) принята яркость в 1 стильб — яркость по направлению нормали к такой плоской светящейся поверхности, у которой 1 см2 в этом направлении излучает свет силой, равной 1 свече.

За единицу освещенности Е (E= Ф/S) принят 1 фот либо
1 люкс (обозначается лк) — освещенность такой поверхности, 1 см2 (1 м2) которой получает равномерно распределенный световой поток в 1 лм
(1 лк = 0,0001 фот).

Между силой света и яркостью связь устанавливается законом Ламберта:

Iе = LеAscosq,

где [I] = Вт/ср; [L] = Вт/ср×м2.

При этом энергетическая освещенность Ee = , где Аф.п — площадь фотоприемника.

Яркость может зависеть от длины волны:  В частности, для «черного» излучателя при температуре T для спектральной яркости справедлива формула Планка

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector