Здавалка
Главная | Обратная связь

Функция видности и ее зависимость от длины электромагнитной волны



 

Опыт показывает, что глаза большинства людей, не страдающих дефектами зрения, обладают максимальной чувствительностью к оптическому излучению с длиной волны λ = 555 нм (зеленый свет).

Интенсивность нервного раздражения, возникающего в нервных окончаниях сетчатки глаза под воздействием света принято характеризовать функцией видности F(λ). При λ = 555 нм, F = FМАХ. При λ = 400 нм, λ = 760 нм, F = FMIN.

Аналитический вид функции F(λ) достаточно сложен. Поэтому, для практических целей достаточно воспользоваться относительной функцией видности

. (2.1)

Функция V(λ), безразмерна и позволяет установить взаимосвязь между энергетическими и фотометрическими параметрами оптического излучения.

На рисунке 2.1 показана экспериментальная зависимость V(λ) для «среднего» (бездефектного) человеческого глаза.

Рисунок 2.1 – Экспериментальная зависимость относительной функции видности (V) для «среднего» (бездефектного) человеческого глаза

 

В таблице 2.1 приведены числовые значения V(λ) для некоторых длин электромагнитных волн.

 

Таблица 2.1 – Зависимость относительной функции видности V человеческого глаза от длины электромагнитной волны λ

λ, нм V(λ) λ, нм V(λ)
0,004 0,870
0,0012 0,757
0,004 0,631
0,012 0,503
0,023 0,381
0,038 0,265
0,060 0,175
0,091 0,107
0,139 0,061
0,208 0,032
0,323 0,017
0,503 0,008
0,710 0,004
0,862 0,002
0,954 0,001
0,995 0,0005
1,000 0,0002
0,995 0,0001
0,952 0,00006

Телесный угол, световой поток и механический эквивалент света

Рассмотрим точечный источник света i, испускающий свет равномерно во все трехмерное пространство, рисунок 2.2. Выберем в указанном пространстве световой конус с углом a в его вершине, совпадающей с источником света i. Пересечем световой конус сферической поверхностью S радиуса R. Как видно из рисунка 2.2 конус «вырезает» на сферической поверхности площадку площади DSС.

Рисунок 2.2 – Определение телесного угла

 

Рассмотренный световой конус принято характеризовать величиной телесного угла DΩ, которая определяется как

, (2.2)

и измеряется в стерадианах.

Очевидно, что телесному углу в 1ср соответствует условие DSС = R2. «Полному» телесному углу, при котором точечный источник i излучает свет в сферу радиуса R, соответствует величина DSn = 4pR2 и телесный угол

. (2.3)

Пусть монохроматическое излучение с длиной волны l = 555 нм переносит через площадку DS (в соответствии с рисунком 2.2) за 1с энергию 0,0016 Дж. Полагают, что в данном случае внутри телесного угла DΩ распространяется световой поток DФ, равный 1 люмену (лм).

Указанное соотношение является международным стандартом для 1 люмена.

Таким образом

0,0016 = 0,0016Вт ~1лм, (2.4)

при l = 555 нм.

Пропорциональность (2.4) является не только определением 1 люмена, но и единственным связующим звеном между фотометрическими и энергетическими характеристиками оптического излучения.

Величину АЭ = 0,0016 принято называть механическим эквивалентом света. При DФ = 1 лм, величина А численно равна

АЭ = 0,0016 Вт, (2.5)

при l = 555 нм.

Относительная функция видности (2.1), рисунок 2.1; таблица 2.1, и формула (2.5) позволяют рассчитать необходимую мощность излучения Рl, соответствующую световому потоку в 1 лм, для любой длины волны из диапазона (400 £ l £ 760) нм, по формуле

. (2.6)

Например, пользуясь таблицей 1, находим, что световому потоку в 1 лм, при длине волны l = 633 нм, соответствует значение V(l) = 0,25.

Согласно (1.6), для обеспечения такого светового потока необходима мощность .

Пусть гелий-неоновый лазер обладает мощностью излучения Рl = 5∙10–3 Вт. Очевидно, что световой поток, соответствующий ему, определится из следующих зависимостей: 6,4 · 10–3 Вт ~ 1лм, 5 · 10–3 Вт ~ Φлм, которым соответствует пропорция , откуда Φ = 0,78 лм.

 

2.2.3 Сила света, IV

 

Пусть внутри телесного угла ∆Ω распространяется световой поток ∆Φ (в соответствии с рисунком 2.2).

Величина

, (2.7)

носит название силы света источника.

Согласно (1.7), сила света имеет простой физический смысл: это – величина численно равная световому потоку, распространяющемуся в телесном угле 1 ср. Единицей силы света является 1кандела, (кд). Несмотря на то, что сила света IV введена нами в фотометрические характеристики через поток ∆Φ, по соображениям исторического характера, сила света IV является в настоящее время основным фотометрическим параметром системы «СИ. Согласно международного стандарту, 1 кандела равна силе света в заданном направлении, излучаемого монохроматическим источником с частотой 5,4∙1014 Гц, излучение которого в указанном направлении составляет (1/683) Вт/ср.

В заключение раздела 2.2.3 заметим, что согласно (2.7), 1кд = 1лм /1ср.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.