Фотометрия

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
(перенаправлено с «Теоретическая фотометрия»)
Перейти к: навигация, поиск

Фотоме́трия (от свет — греч. φως, родительный падеж photós — свет и от греч.metréo — измеряю) — раздел физической оптики, в котором исследуются энергетические характеристики света при его испускании источником света, распространении и взаимодействии с телами. Фотометрия охватывает как экспериментальные методы и средства измерений фотометрических величин, так и относящиеся к этим величинам теоретические положения и расчеты.[1],[2]

История[править]

Впервые фундаментальный закон Фотометрии сформулирован И. Кеплером в 1604, где освещённость \(\!E \) изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния и силы света от точечного источника и был сформулирован И. Кеплером в 1604 году и измеряется согласно формуле: $$E={I \over r^2}{ \href {//m.traditio3trziwpn.onion/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%83%D1%81}{ \texttip {\cos}{ Косинус }}} i$$(1) Где:

  • E — освещённость
  • \(r\!\) — расстояние от источника до объекта освещения
  • \(I\!\) — сила света в канделах— сила света точечного источника света
  • \(i\!\) — угол падения лучей света относительно нормали к поверхности.

Освещённость[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Освещённость

Вообще освещённость или освещенность поверхности в первом приближении можно выразить как \(\!E\) — отношение приходящего на неё светового потока к ее площади dS. [3] $$E={d\Phi\over dS}$$(2)

Основоположником фотометрии считается П. Бугер, который опубликовал в 1729 описание визуального метода количественного сравнения источников света – установления (путем изменения расстояний до источников) равенства освещённостей соседних поверхностей с использованием визуального наблюдения и в качестве прибора были глаза.

Методы визуальной Фотометрии применяются в некоторых случаях и в настоящее время (2-я половина ХХ в.). В результате работ российских учёных, которые ввели понятие т. н. эквивалентной яркости, распространены на область малых яркостей. В зависимости от используемых методов измерения фотометрических величин Фотометрию условно делят на:

  • визуальную,
  • фотографическую,
  • фотоэлектрическую,
  • фотохимическую и так далее.

Законы светового поля[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Световое поле

Спектральная плотность энергетической яркости» является исходной энергетической характеристикой поля излучения, $$B(\lambda)=\frac{d(E)}{{d(\lambda)}{d(t)}{d(S)}{d(\omega)}}\!$$(3)

фиксирующая долю энергии излучения, лежащую в единичной области длин волн, проходящей за единицу времени через перпендикулярную распространенному излучению площадку единичной площади и распространяющуюся в пределах единичного телесного угла. Если учесть еще и ориентацию плоскости поляризации, то учтя все значения спектральной плотности яркости можно отразить поле излучения.

Спектральная плотность яркости — скаляр, величина которого зависит от ориентации в пространстве нормали к площадке dS. Откладывая в принятом масштабе значения B(λ) по разным направлениям нормали при различной ориентации площадки, получаем тело спектральной плотности яркости как характеристику поля неполяризованного излучения для данной точки поля излучения.

Основные положения фотометрии[править]

Развитие теоретических способов фотометрии начато И. Ламбертом в 1760 г. и нашло обобщённое формулировку в теории светового поля, усовершенствованной русским ученым А. А. Гершуном (30-е гг. ХХ в.).

Фотометрические характеристики веществ и тел выражаются: коэффициентами пропускания \(\!{t} \), коэффициентами отражения \(\!{r} \) и коэффициентами поглощения \(\!{a} \), которые для одного и того же тела выражаются простым равенством: $$\!{t + r + a} = 1 $$(4)

Ослабление потока излучения узконаправленного пучка при прохождении через вещество описывается законом Бугера – Ламберта – Бера.

Термин «свет» применительно к описанию поля излучения в любой области спектрального диапазона оптического излучения в настоящее время является общепризнанным как(«скорость света», «луч света») и не только в видимой его части спектра излучения.

Ссылки на применение в каждом конкретном случае энергетических или световых единиц устраняют все недоразумения при добросовестном использовании фотометрии. Фотометрия — область оптики, где исследуются и применяются энергетические характеристики света при его испускании, распространении и взаимодействии с телами, которая применяет фотометрические величины.

В физической оптике интенсивность поля электромагнитного излучения определяется квадратом модуля вектора напряженности электромагнитного поля E, (основная расчётная величина в физической оптике). и характеризуется плотностью поля dw: $$\!dw = \frac{dE}{dV}$$= ε x | E | (5)

где dV , — элемент объема в заданной точке пространства, а dE есть энергия поля, заключенного в данном объеме в рассматриваемый момент времени[4]

При этом, ε есть диэлектрическая постоянная среды, в которой распространяется излучение.

Методы фотометрии[править]

Методы Фотометрии основаны на абсолютных и относительных измерениях потока излучения различными селективными и неселективными приемниками излучения — приемниками, реакция которых зависит или не зависит от длины волны излучения. Для определения размерных фотометрических величин применяют либо фотометры путём прямого сравнения неизвестного и известного потоков,или фотометры, предварительно градуированные в соответствующих единицах измерения энергетических или редуцированных фотометрических величин. Например, для передачи значений световых величин используют сличаемые с государственными световыми эталонами образцовые и рабочие светоизмерительные лампы – источники с известными фотометрическими характеристиками. Фотометрия лазерного излучения построена по принципу использования образцовых и рабочих спектрально-неселективных приёмников излучения, при сличении с государственными эталонами мощности и энергии когерентного излучения лазеров. Измерение безразмерных величин \(\!{t} \) и \(\!{r} \) производится фотометрами с применением относительных методов, путем регистрации отношения реакций линейного приемника излучения на соответствующие потоки излучения. Применяется также уравнивание реакций линейного или нелинейного приемника излучения изменением по определенному закону в известное число раз сравниваемых потоков излучения.

Применение фотометрии[править]

Фотометрия находит применение в:

  • светотехнике и технике сигнализации;
  • астрономии и астрофизике, при расчете переноса излучения в плазме газоразрядных источников света и звезд, при анализе веществ;
  • пирометрии, при расчетах теплообмена излучением и во многих др. областях науки и производства.[5]

См. также[править]

Ссылки[править]

  1. http://bse.sci-lib.com/article117238.html
  2. http://www.oval.ru/enc/78054.html
  3. http://www.oval.ru/enc/50842.html
  4. Optik:eine Einführung/F- und L-Pedrotti; W.Bausch;H.Schmidt — 1 Aufl.München. 1996- ISBN 3-8272-9510-6
  5. http://www.oval.ru/enc/78054.html