Fotometria

Z Wikipedii

Fotometria - dział optyki zajmujący się pomiarem światła tak jak jest ono postrzegane przez ludzkie oko i tym różni się od radiometrii, która mierzy obiektywną wartość fal elektromagnetycznych. Fotometria jest zainteresowana wrażeniem jakie jest percypowane przez ludzie oko na skutek stymulacji falą elektromagnetyczną, punktem wyjścia fotometrii jest więc charakter oka jako wybiórczego detektora widma elektromagnetycznego. Jednostki fotometryczne, w przeciwieństwie do radiometrycznych mogą służyć jako wskaźniki w eksperymentach psychofizycznych. Jednostki fotometryczne różnią się w swej naturze od radiometrycznych mniej więcej tak jak fon różni się od bela.

[edytuj] Fotometria a ludzkie oko

Wykres czułości spektralnej dla oka lub wykres skuteczności oświetlenia. Może nie widać tego wyraźnie, ale ludzkie oko jest najczulsze na fale o długości 555 nm (zielono-żółte)

Ludzkie oko nie jest równie wrażliwe na fale świetlne wszystkich długości. Fotometria stara się "wyprostować" tę niedogodność przez dobór wskaźników (jednostek), które są iloczynem obiektywnie zmierzonej wielkości światła danej długości, pewnej stałej oraz współczynnika czułości dla tej długości fali, który można odczytać z wykresu czułości spektralanej. Na wykresie widać, że oko inaczej zareaguje na światło o tym samym obiektywnym natężeniu, jeśli będzie się ono różnić długością fali. Warto pamiętać, że fotometria przyjmuje założenie, że wrażliwość ludzkiego oka odpowiada widzeniu fotopowemu, a nie widzeniu skotopowemu, dlatego może zdarzyć się, że przewidywania fotometrii nie sprawdzą się w oświetleniu ciemnym - zobacz sam.

[edytuj] Wielkości i jednostki fotometryczne

[edytuj] Strumień świetlny

Strumień świetlny (symbol - F) - jest tą częścią strumienia energetycznego, która mieści się w spektrum fal widzialnych (te, które robią wrażenie, pozostałe, które wrażenia nie robią nie są uwzględniane). Strumień energetyczny - wielkość obiektywna, jest to ilość energii pola elektromagnetycznego wydzielona w jednostce czasu i jest wyrażana w watach (W). Na strumień energetyczny może składać się promieniowanie podczerwone, nadfioletowe lub jeszcze inne pasmo elektromagnetyczne, jednak oko ludzkie odbierze tylko promienie w tzw. spektrum widzialnym i to te fale, i tylko one muszą być uwzględnione, gdy obliczamy wielkość strumienia świetlnego. Strumień świetlny może być złożony z różnych fal widzialnych w różnych proporcjach, dlatego aby obliczyć sumaryczny efekt strumienia świetlnego należy każdą część promieniowania rozpatrzyć osobno mnożąc przez wartość odczytaną z wykresu czułości spektralnej, a na końcu dodać otrzymane wielkości dla wszystkich fal. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen. Na zasadzie konwencji ustalono, że jeżeli światło o długości 555 nm ma moc 1 wata jego strumień świetlny jest równy 683 lumenom. Jeśli światło ok. 500 nm ma moc 1 wata jego strumień świetlny jest równy już tylko ok. 137 lumenom (patrz wykres). Ogólnie można napisać:

$F = 683\,\overline{y}(\lambda) \Phi(\lambda) = 683\,\overline{y}(\lambda) I(\lambda){\Delta \Omega}$

- $\Phi(\lambda)\,$ jest strumieniem energetycznym (W),
- $I(\lambda)\,$ jest natężeniem promieniowania (W/sr),
- $\overline{y}(\lambda)$ jest współczynnikiem z wykresu dla danej długości fali,
- $\Delta \Omega\,$ jest kątem bryłowym wyrażonym w steradianach.
Intuicyjnie można pojmować lumen jako "subiektywny wat", bo np. jeśli promieniowanie ma jakąś moc, ale jest spoza spektrum widzialnego wtedy $\overline{y}(\lambda)$ jest równe zero, a więc i lumenów mamy zero.

[edytuj] Światłość

Światłość (natężenie źródła światła) - jest to stosunek strumienia świetlnego $F\,$ do kąta bryłowego $\Delta \Omega\,$ , a więc:

$I_v(\lambda)= 683\,\overline{y}(\lambda) I(\lambda) \quad$

- $I_v(\lambda)\,$ to światłość w kandelach,
- $I(\lambda)\,$ - natężenie_promieniowania (W/sr),
- $\overline{y}(\lambda)$ jest współczynnikiem z wykresu.
Podążając za wcześniejszą intuicją możemy powiedzieć, że kandela to stosunek "subiektywnego wata" - lumena do steradiana.