Задачами курса «Светотехнические электронные приборы и устройства»
Энергетическая и световая система величин. Характеристики светового поля
жүктеу/скачать 319.5 Kb.
|
| 1.3 Энергетическая и световая система величин. Характеристики светового поля.
Длина волны или частота электромагнитных колебаний – это качественная характеристика монохромного оптического излучения. Мощность оптического излучения, называемая лучистым потоком, даёт количественную оценку оптического излучения. В общем случае мощность лучистого потока измеряется в ваттах (Вт). Для видимого спектра оптического излучения этот поток называют световым потоком. Основные величины, количественно характеризующие оптическое излучение в целом, - это лучистый поток и сила излучения, облучённость и экспозиция. Лучистый поток Ф (Вт), характеризующий мощность оптического излучения, численно равен лучистой энергии dQ (Дж), излучаемой источником в единицу времени dt (с): Ф = dQ /dt. (1.2) В системе световых величин в качестве единицы эффективного светового потока ФС (1.2), воздействующего на глаз человека, принят люмен (лм). Экспериментально установлено, что 1 лм составляет мощность 1/683 ватта светового излучения с длиной волны 555 нм, которая соответствует максимальной спектральной чувствительности человеческого глаза и воспринимается им желто-зеленого цвета. Сила излучения I (Вт/ср) определяет удельную мощность излучения, приходящуюся на единицу пространственного угла dw , измеряемого в стерадианах (ср): I = dФ /dw.. (1.3) Пространственную плотность светового потока (1.3) называют силой света IC . За единицу силы света принята кандела (кд), одна из основных единиц измерения системы СИ. В системе СИ 1кд определяется как сила света, излучаемая в перпендикулярном направлении элементом поверхности в виде абсолютно чёрного тела площадью 1/600 000 м2 при нормальном давлении 101 325 Па (Н/м2) и температуре затвердевания платины Т = 2045 К. Таким образом, единица светового потока в один люмен равна силе света в одну канделу, распределённую в пределах пространственного (телесного) угла в один стерадиан (ср). То есть, имеем 1 лм = 1 кд×ср. Телесный угол – часть пространств, ограниченная незамкнутой поверхностью. Часто используются телесные углы, ограниченные разными каноническими поверхностями. Мерой телесного угла с вершиной в центре сферы является отношение площади сферической поверхности dА, на которую он опирается, к квадрату радиуса сферы r. За единицу телесного угла - стерадиан (ср) – принят центральный телесный угол, вырезающий участок сферы, площадь которого равна квадрату ее радиуса. Элементарный зональный телесный угол ограничен двумя соосными каноническими поверхностями, образующие которых смещены на угол dα: dΩ=dA/r2=2πsinαdα. Наибольший телесный угол образован самой сферой и равен 4p»12,56ср. Значение силы света источника или светильника в различных направлениях принято представлять радиус-векторами, длина которых в принятом масштабе определяет значение силы света в заданных направлениях пространства. Если излучатель или светильник круглосимметричный, то его светораспределение достаточно полно характеризуется продольной кривой силы света (КСС), представленной, например, для правой полуплоскости (рис.2). В случае несимметричных излучателей, например светильник с трубчатыми люминесцентными лампами, который имеет две плоскости симметрии, то им соответствуют продольная и поперечная КСС. Рис.2 Правая полуплоскость кривой силы света для круглосимметричного светильника. Облучённость E (Вт/м2) характеризует удельную мощность излучения, приходящуюся на единицу облучаемой поверхности dS (м2): E = dФ /dS. (1.4) Соотношение (1.4) в системе световых величин принято называть освещенностью ЕС . За единицу освещенности принят люкс (лк), 1лк = 1 лм/м2. Освещённость можно трактовать, как плотность светового потока. Значение освещённости в отдельной точке поверхности ЕО подчиняется закону обратных квадратов: ЕО = Ia cos a / r 2 , (1.9) где Ia - сила света источника в направлении рассматриваемой точки, кд; a - угол между нормалью (перпендикуляром) воспринимающей плоскости и направлением к точечному источнику излучения; r – расстояние от рассматриваемой точки до источника, м. Экспозиция (Дж/м2), называемая также количеством облучения, определяет удельную энергию излучения, приходящуюся на единицу облучаемой поверхности в течение времени облучения t (с), H = 0 ò tEdt. (1.5) Уровень светового ощущения характеризуется яркостью. Яркость – это плотность силы света по площади проекции излучающего тела в направлении a, кд/м2 = нит. Для светящейся поверхности конечных размеров значение средней яркости равно: Вa = Ia / (SП× cos a ), (1.10) где Ia - сила света (кд), излучаемая поверхностью SП (м2) в направлении a. Поверхность излучающих тел, обеспечивающих одинаковую яркость во всех направлениях, называют диффузионной. Для них справедлива запись: Вa = Ia / (SП× cos a ) = const. жүктеу/скачать 319.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|