Световая величина

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Светова́я величина́ — редуцированная фотометрическая величина, образованная из энергетической фотометрической величины при помощи относительной спектральной чувствительности специального вида — относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения [1]. От энергетических световые величины отличаются тем, что характеризуют свет с учетом его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Образуют систему световых фотометрических величин.

В качестве единиц измерения световых величин используются особые световые единицы, базирующиеся на единице силы света «кандела». В свою очередь кандела является одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Световые величины обозначаются теми же буквами, что и энергетические величины, из которых они образованы, но снабжаются при этом индексом «», например, .

Монохроматическое излучение[править | править код]

Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

В случае монохроматического излучения с длиной волны соотношение, связывающее световую величину с энергетической величиной , имеет вид:

где  — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения (фотометрический эквивалент излучения), равное в Международной системе единиц (СИ) 683 лм/Вт[2][3]. С учётом этого значения исходное соотношение принимает вид:

Функция по своему физическому смыслу представляет собой относительную спектральную зависимость чувствительности человеческого глаза, её максимум располагается на длине волны 555 нм. Функция нормирована так, что её значение в максимуме равно единице. Таким образом, из сказанного следует, что значение световой величины монохроматического излучения пропорционально значению энергетической величины и чувствительности глаза.

Общий случай[править | править код]

В более общем случае, когда излучение занимает относительно широкий участок спектра, этот участок можно разбить на большое количество малых частей, каждая из которых располагается между и и имеет ширину . Излучение, приходящееся на любую из этих частей, можно рассматривать как монохроматическое со значениями световой величины и энергетической — . Записав для каждой части спектрального диапазона приведённое выше соотношение и произведя суммирование (точнее, интегрирование), получим следующее:

Для дальнейшего удобно ввести в рассмотрение спектральную плотность энергетической величины. Спектральная плотность величины определяется как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:

Используя это определение в подинтегральном выражении, получаем окончательное соотношение для связи световой величины с соответствующей ей энергетической величиной, справедливое в общем случае:

Спектральная плотность световой величины[править | править код]

Спектральная плотность световой фотометрической величины определяется аналогично спектральной плотности энергетической величины: она представляет собой отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, располагающийся между и к ширине этого интервала:

Обозначением спектральной плотности величины служит буква, представляющая соответствующую величину, с подстрочным индексом, указывающим спектральную координату. В качестве последней могут выступать не только длина волны, но и частота, энергия кванта света, волновое число и другие[4].

Основные световые величины[править | править код]

Сведения об основных световых величинах и об их энергетических аналогах приведены в таблице.

Световые фотометрические величины СИ
Наименование Обозначение величины Определение Обозначение единиц СИ Энергетический аналог
Световая энергия
лм·с
Энергия излучения
Световой поток
лм
Поток излучения
Сила света
кд
Сила излучения (энергетическая сила света)
Объёмная плотность световой энергии
лм·с·м−3
Объёмная плотность энергии излучения
Светимость
лм·м−2
Энергетическая светимость
Яркость
кд·м−2
Энергетическая яркость
Интегральная яркость
кд·с·м−2
Интегральная энергетическая яркость
Освещённость
лк
Облучённость
Световая экспозиция
лк·с
Энергетическая экспозиция
Спектральная плотность световой энергии
лм·с·м−1
Спектральная плотность энергии излучения

Здесь  — площадь элемента поверхности источника,  — площадь элемента поверхности приёмника,  — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.

Примечания[править | править код]