Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Таким образом, несмотря на введение понятия среднего глаза, существующий метод оценки сохраняет еще некоторую связь с психофизиологическими понятиями, ибо для измерения привлекается зрительное отттутцение. Замена среднего глаза эквивалентным физическим приемником, например, фотоэлементом с соответственно подобранной кривой чувствительности, позволила бы осуществить эти измерения вполне объективно по силе возникающего фототока. Для реализации определенного светового потока и других светотехнических величин служит условный световой эталон. Международным соглашением с 1 января 1948 г.
введен новый воспроизводимый световой эталон, осуществляемый в виде абсолютно черного тела (см. 8 197), применяемого при температуре затвердевания чистой платины 12046,6 К). Эталон должен быть осуществлен по определенной схеме с соблюдением определенных требований к чистоте платины. У нас в СССР такой эталон осуществлен фотометрической лабораторией Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии.
Устройство и размеры излучателя, являющегося световым эталоном, показаны на рис. 3.6. Нагрев и расплавление платины производятся путем обогревания ее токами высокой частоты. Излучателем света является трубочка 2, стенки которотт имеют по всей длине 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 0,0004 0,0012 0,0040 0,0116 0,023 0,038 0,060 0,091 0.,139 0,208 0.,323 0,503 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 0,710 0,862 0,954 0„995 0,995 0,952 0,870 0,757 0,631 0,503 0,381 0,265 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 0,175 0,107 0,061 0,032 0,017 0,0082 0,0041 0,0021 0,00105 0,00052 0,00025 0,00012 0,00006 гл.
ш. вотомнтиичнскин понятия и идиницы 49 одинаковую температуру благодаря соприкосновению с разогретой платиной ). Единица силы свегиа — кандела (кд), равная 1/60 силы света, излучаемого в направлении нормали с 1/60 см указанного светового 2 эталона. До введения нового эталона основной единицей силы света служила мелсдународная свеча (м. св), осуществляемая электрическими лампами спРциальнОЙ конструкции и равная 1,006 кд ). Единицей свешовогв наливка является люмен (лм) — поток, посылаемый источником света в 1 кд внутрь телесного угла в 1 стерадиан (ср). Если источник обладает силой света в 1 кд по любому направлению, то он излучает полный световой поток, равный 4я лм 1 = 12 б лм.
Новый световой эталон по 7 2 нормальному направлению излучает с 1 см2 поток, равный 60 лм/ср. 3 Единица оевещепности, люкс (ЛК), РСТЬ ОСВРЩРННОСТЬ, СООТВРТствующая потоку в 1 люмен равно- 5 мерно распределенному по площадке в 1 м: 1лк=1лм/1м . Таким образом, 1 лк есть освещенность, создаваемая на поверхности шара радиусом в 1 м, в центре которого расположен излучаю- Рис. 3.6.
Государственный светощий равномерно во все стороны источник силой в 1 кд. вой эталон СССР: 1 — платина; 0— трубочка из плавленной окиси тоСветимость, так же как освещенрия; у--- сосуд из плавленной окиси тория; Л -- засыпка из окиси тория: ность, вь1ражается в лм ~ м, но здесь эта величина относится к иснускае- 5 — сосуд из кварца мому потоку, а не к полученному. Единицей лркосги'и служит яркость площадки, дающая силу света в 1 кд с каждого квадратного метра в направлении, перпендикуляр- 11 ) Этот же эталон положен в основу световых единиц, принятых в международной системе единиц (СИ), которая введена в действие с 1 января 1963 г.
2) Применяемая иногда в лабораторных измерениях фитильная лампа определенной конструкции, в которой горит чистый амилацетат, не может служить эталоном силы света. Эта так называемая свеча Гефиера составляет около 0.90 кд. Распределение энергии свечи Гефнера по длинам волн хорошо изучено; именно поэтому она представляет интерес для лабораторных целей как сравнительно легко осуществляемый источник света с хорошо известными характеристиками. 50 вввдинии ном к площадке. Таким образом, единица яркости есть «кандела на квадратный метр».
Помимо единицы кд/м2 в научной литературе применяют ряд других единиц, перечисленных ниже: Нит есть„очевидно, просто иное название для кд/м . Стильб от.— 2 вечает яркости площадки, дающей силу света 1 кд с каждого квадратного сантиметра. Физический смысл величин апостильб и ламберт связан с яркостью идеального рассеивателя, на котором создана определенная освещенность. Идеальным рассеивателем называется поверхность, полностью рассеивающая весь падающий на нее поток, и притом равномерно по всем направлениям, так что яркость ее не зависит от направления (соблюдается закон Ламберта). Идеальный рассеиватель, освещенность которого доведена до одного люкса, рассеивает с каждого квадратного метра во все стороны весь падающий на него поток, т.е.
1 люмен с каждого квадратного метра. Таким образом,на основании соотношения з = 2гВ (см. 5 7) он имеет яркость в 1/2г = 0,318 кд/м . Итак, 1 апостильб = 0,318 кд/м2 это яркость идеального рассеивателя, на котором создана освещенность в один люкс. Ламберт отвечает, очевидно, яркости идеального рассеивателя, на котором создана освещенность 10~ лк = 1 лм/см2. Яркости различных светящихся тел очень сильно разнятся между собой. Таблица 3.2 дает представление об этом разнообразии. Таблица32 Яркость, кд/м Источник Яркости различных светящихся тел Ночное безлунное небо Неоновая лампа Полная луна, видимая сквозь атмосферу Пламя обычной стеариновой свечи Ясное дневное небо Газосветная лампа Металлический волосок лампы накаливания Спираль газоналолненной лампы накаливания Кратер обычной угольной дуги Солнце Капиллярная ртутная дуга сверхвысокого давления Шаровая ртутная лампа сверхвысокого давления (СВДШ) Импульсная стробоскопическая лампа (ИСШ) около 1 10 103 2,5 10 5 10" 1,5 10 5 10 1„5 — 2 10а 5 10а 1,5 10" 1,5 10 4 10~ 1,2 10 1 10" о1 ГЛ.
П1. ФОТОМЕТНИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ЕДИН11ПЫ Таблица 33 Световые и энергетические единицы Обозна- чения Единица световая Единица энергетическая Символ Величины Световой поток Сила света Яркость Светимость Освещенность люмен ватт ватт/стерадиап ватт,1(стерадиан м ) ватт/м ватт/и капдела кандела/и люмен/и люкс лк Совокупность фотометрических понятий и величин, установленных в качестве единиц для соответствующих измерений, даст возможность охарактеризовать действие света на наши приборы и установки. $ 10. Световые измерения (фотометрия) Фотометрические измерения разделяют на объективные (производимые с помощью приборов, не требующих участия глаза., например, с помощью фотоэлементов) и субъективные, или визуальные, в которых измерения основаны на показаниях глаза.
Объективные (фотоэлектрические) фотометры за. последние годы получают все большее и большее развитие, постепенно вытесняя приборы, основанные на визуальных методах измерения. а1ы познакомимся более подробно с этими приборами в главе о фотоэффекте. Укажем только, что все они основаны на зависимости, в силу которой фотоэлектрический ток прямо пропорционален поглощенному фотоэлементом световому потоку. Поэтому шкалу электроизмерительного Интенсивность, так же как яркость, выражается в кд/м2.
Располагая эталоном, дающим определенный световой поток, выражаемый в люменах, можно было бы определить этот поток в ваттах и установить связь между световыми и энергетическими един1щами, Однако сяедует иметь в виду, что вследствие весьма. различной чувствительности глаза к разным длинам волн сравнение характеризовало бы лишь экономичность примененного эталона, и ничего не говорило бы об энергетической чувствительности глаза. Поэтому принято переходный множитель, определяющий в ваттах мощность, необходимую для получения светового ощущения, вызываемого потоком в 1 люмен, измерять для определенного узкого интервала длин волн, соответствующего максимуму чувствительности глаза, а именно, Л = = 555 нм.
Этот фактор А носит название механического эквивалента света. По новым измерениям он равен А = 0,00160 Вт/лм. Ввиду трудности измерения этой величип1я и необходимости усреднять результаты многих наблюдателей точность определения А не превышает 2 — 3%. Для удобства мы сопоставляем все световые и энергетические единицы в табл. 3.3. ввидиник прибора, соединенного с фотоэлементом, можно градуировать непосредственно в тех или иных фотометрических единицах, например в люксах. Визуальные измерения производятся непосредственно глазом.
При этом надо иметь в виду-, что глаз очень хорошо устанавливает равенство освещенностей двух каких-либо соприкасающихся поверхностей, но очень плохо непосредственно оценивает, во сколько раз освещенность одной поверхности больше освещенности второй. Поэтому все приборы, служащие для сравнения двух источников (так называемые фотометры), устроены так, что роль глаза сводится к установлению равенства освещенностей двух соприкасающихся полей, освещаемых сравниваемыми источниками.
Для достижения равенства освешенностей применяются разнообразные приемы, ведугцие к ослаблению освещенности, создаваемой более сильным источником. Принципиально наиболее простым является изменение расстояния от источника до фотометра и применение соотношения (1о,1) Невозможность в очень широких пределах варьировать отношение расстояний заставляет прибегать к другим способам ослабления потока. К ним относятся поглощение света. фильтром переменной толщины (клином) (рис.
3.7) или сетками с ббльшим или меньшим отношением площади ячеек и проволок, введение в пучок вращающегося круга с секториальным вырезом большей или меньшей площади ! рис. 3.8), а также ослабление света системой поляризационных призм рис. 3.9). Рис. 3.8. Фотометрический ослабитель: вращающийся диск с вырезом Рис. 3.7. Фотометрический ос- лабитель: поглощающий клин Применение всех этих приспособлений требует тех или иных предосторожностей. Закон обратных квадратов справедлив лишь для точечных источников (см. 3 7); фильтры должны в одинаковой степени поглощать свет различной длины волны (нейтральные фильтры): сетки не должны отбрасывать теней и поэтому употребляются предпочтительно в соединении с линзами, вблизи которых они располагаются.
Наконец, вращающиеся секторы меняют, по существу, не поток, а время его действия и, следовательно, пригочны лишь тогда, ког- ГЛ. Ш. ФОТОМЕТ!~ИЧЕСКИЕ ПОНЯ'1'ИЯ И ЕДИНИЦЫ да уменыпение среднего по времени значения потока эквивалентно уменыпенито величины потока.; это имеет место,как показали психофизиологические исследования, лишь при достаточной частоте прерывания (закон Тальбота). Уравнивая тем или иным способом освешен ности, создаваемые сравниваемыми источниками, мы находим отношение сил света источников Если сила одного из источников известна (эталонный источник), то такихл образом можно измерить силу второго источника в выбранном направлении, Измерив силу источника по раз- Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
