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
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.
|