Освещенность. Поверхностная плотность светового потока

Световой поток

Все источники света излучают световую энергию, распространяющуюся в пространстве в виде электромагнитных колебаний или волн различной длины. Световым потоком(Ф), измеряемым в люменах (лм), называется количество световой энергии, проходящее через какую-либо площадь D в единицу времени.

Единицей световой энергии является люмен-секунда (лм·с). Световой поток оценивается по производимому на глаз человека световому действию. Глаз обладает неодинаковой (избирательной) чувствительностью к различным цветам. Световые потоки одинаковой величины, но с волнами различной длины производят на глаз различные зрительные воздействия. Различают однородные излучения с определенной миной волны и сложные излучения, представляющие совокупность нескольких однородных излучений.

Излучения с длинами волн от 380 до 780 ммк (миллимикрон) воспринимаются глазом как белый свет. Глаз наиболее чувствителен к световому потоку с длиной волны 555 мк, создающему желто-зеленые цвета.

Сила света

Световой поток, излучаемый источниками света, распределяется в пространстве неравномерно. Следовательно, для характеристики источника света необходимо кроме его величины знать его плотность в различных направлениях пространства.

Пространственная плотность светового потока называется силой света (I).

При неравномерном излучении источником света светового потока сила света I численно определяется как отношение бесконечно малого светового потока dФ, равномерно распределенного в пределах бесконечно малого телесного угла dω с вершиной у источника света, к величине этого телесного угла:

(1.1)

Сила света I измеряется в свечах (св). При равномерном распределении светового потока в пределах телесного угла, имеющего конечные размеры, сила света в направлении оси угла.

(1.2)

По решению 1З-й Генеральной конференции по мерам и весам в 1967 г. за единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела представляет собой силу света точечного источника, излучающего равномерно световой поток, равный 1 лм, внутри телесного угла в 1 ср:

(1.3)

Освещенность. Поверхностная плотность светового потока

Световой поток, падая на любую поверхность, освещает ее. Для количественной оценки плотности светового потока на освещаемой поверхности пользуются понятием освещенности (Е), т. е. отношением светового потока к площади освещаемой им поверхности:

(1.4)

где Ф - световой ноток, падающий равномерно на освещаемую поверхность, лм;

S - площадь освещаемой поверхности, м².

Единицей освещенности является люкс (лк).

Яркость

Световой поток от источника света, падая на поверхность какого-либо предмета, частично ею отражается. При наблюдении в глаз наблюдателя попадает лишь часть отраженного светового потока от поверхности предмета, вызывающая зрительное восприятие. Чем больше отраженного светового потока от поверхности предмета попадает в глаз наблюдателя, тем сильнее зрительное ощущение этого предмета.

Поверхности предметов с различными окрасками и отражающими свойствами при равной освещенности воспринимаются по-разному органами зрения наблюдателя. Например, поверхность куска мела, имеющего лучшие отражающие свойства, чем поверхность куска угля, отражает больше светового потока в направлении глаза наблюдателя и лучше видна. Таким образом, освещенный предмет тем лучше виден, чем большую силу света (плотность светового потока) отражает его поверхность в направлении глаза наблюдателя, а также чем больше видна его поверхность.

Условия видения количественно характеризуются яркостью. Яркостью освещаемой поверхности (L) в каком-либо направлении называется отношение силы света, излучаемой поверхностью в данном направлении, к площади проекции освещаемой поверхности па плоскость перпендикулярно тому же направлению. Если лучи от плоской освещаемой поверхности, направленные к глазу человека, перпендикулярны этой поверхности, то яркость L освещаемой поверхности

(1.5)

где I - сила света, перпендикулярная освещаемой поверхности, кд;

S - площадь поверхности, м².