Интенсивность света

интенсивность света
Фотопическая (черная) и скотопическая (зеленая) функции светимости. ^{[c 1]} Фотоснимок включает стандарт CIE 1931 года ^{[c 2]}^{[c 3]} (сплошной), модифицированные данные Джадда – Вос 1978 года ^{[c 4]} (штриховые) и данные Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005 ^{[ c 5]} (пунктир). По горизонтальной оси отложена длина волны в нм .
Общие символы	Я _в
Единица СИ	кандела
Прочие единицы	свеча Хефнеркерзе
В базовых единицах СИ	CD
Измерение	J

Сила света - это мера мощности, взвешенной по длине волны, излучаемой источником света в определенном направлении на единицу телесного угла , на основе функции светимости , стандартизированной модели чувствительности человеческого глаза . СИ единица силы света является кандела (кд), AN SI базовый блок .

Фотометрия занимается измерением видимого света, воспринимаемого человеческими глазами. Человеческий глаз может видеть свет только в видимом спектре и имеет разную чувствительность к свету с разными длинами волн в пределах спектра. При адаптации к ярким условиям ( фотопическое зрение ) глаз наиболее чувствителен к зеленовато-желтому свету с длиной волны 555 нм. Свет с такой же силой излучения на других длинах волн имеет более низкую силу света. Кривая, измеряющая реакцию человеческого глаза на свет, представляет собой определенный стандарт, известный как функция яркости . Эта кривая, обозначенная V (λ) или ${\ displaystyle \ textstyle {\ overline {y}} (\ lambda)}$ , основан на среднем значении сильно различающихся экспериментальных данных ученых, использующих разные методы измерения. Например, измеренные реакции глаза на фиолетовый свет различались в десять раз. ^{[ необходима цитата ]}

Связь с другими показателями [ править ]

Сила света не следует путать с другой фотометрической единицей, световым потоком , который представляет собой полную воспринимаемую мощность, излучаемую во всех направлениях. Сила света - это воспринимаемая мощность на единицу телесного угла . Если лампа имеет колбу в 1 люмен и оптика лампы настроена так, чтобы равномерно фокусировать свет в пучок в 1 стерадиан , то сила света этого луча будет равна 1 канделе. Если бы оптику изменили, чтобы сконцентрировать луч на 1/2 стерадиана, то источник имел бы силу света 2 канделы. В результате луч становится уже и ярче, но его световой поток остается неизменным.

Сила света также отличается от силы излучения , соответствующей объективной физической величине, используемой в измерительной науке радиометрии .

Единицы [ править ]

Как и другие базовые единицы СИ, кандела имеет рабочее определение - она определяется описанием физического процесса, который производит одну канделу силы света. По определению, если создать источник света, который излучает монохроматический зеленый свет с частотой 540 ТГц и имеет интенсивность излучения 1/683 Вт на стерадиан в заданном направлении, этот источник света будет излучать одну канделу в указанном направлении. . ^[1]

Частота света, используемая в определении, соответствует длине волны в вакууме 555 нм, что близко к пику реакции глаза на свет. Если бы источник излучал равномерно во всех направлениях, общий поток излучения был бы около 18,40 мВт, поскольку в сфере 4π стерадиана. Типичная свеча дает примерно одну канделу силы света.

До определения канделы в разных странах использовались различные единицы измерения силы света. Обычно они основывались на яркости пламени «стандартной свечи» определенного состава или яркости нити накаливания определенной конструкции. Одним из самых известных из этих стандартов был английский стандарт: Candlepower . Мощность одной свечи представляла собой свет, производимый чистой спермацетовой свечой, весящей одну шестую фунта и горящей со скоростью 120 гран в час. Германия, Австрия и Скандинавия использовали Hefnerkerze , устройство, основанное на мощности лампы Hefner . ^[2] В 1881 году Жюль Виоль.предложил Violle как единицу силы света, и это было известно как первая единица силы света, которая не зависела от свойств конкретной лампы. Все эти единицы были заменены определением канделы.

Использование [ править ]

Сила света для монохроматического света с определенной длиной волны λ определяется выражением

{\ Displaystyle I _ {\ mathrm {v}} = 683 \ cdot {\ overline {y}} (\ lambda) \ cdot I _ {\ mathrm {e}},}

куда

I _v - сила света в канделах (кд),

I _e - интенсивность излучения в ваттах на стерадиан (Вт / ср),

{\ displaystyle \ textstyle {\ overline {y}} (\ lambda)}

- стандартная функция яркости .

Если присутствует более одной длины волны (как это обычно бывает), необходимо суммировать или интегрировать по спектру имеющихся длин волн, чтобы получить силу света:

I_{\mathrm {v} }=683\int _{0}^{\infty }{\overline {y}}(\lambda )\cdot {\frac {dI_{\mathrm {e} }(\lambda )}{d\lambda }}\,d\lambda .

См. Также [ править ]

Яркость
Международная система количеств
Сияние

Ссылки [ править ]

^ "Определения базовой единицы: Кандела" . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . Проверено 8 февраля 2008 года .
^ "Блок Хефнера, или свеча Хефнера" . Sizes.com . 30 мая 2007 . Проверено 25 февраля 2009 года .

Данные кривой [ править ]

^ "Кривая светимости CIE Scotopic (1951)" . Архивировано из оригинального 28 декабря 2008 года.
^ "CIE (1931) 2-градусные функции согласования цветов" . Архивировано из оригинального 28 декабря 2008 года.
^ "Функции световой отдачи" CIE "физиологически значимые" . Архивировано из оригинала 7 июля 2019 года.
^ "Джадд-Вос модифицировал 2-градусную кривую фотопической яркости CIE (1978)" . Архивировано из оригинального 28 декабря 2008 года.
^ "Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2-градусная функция световой отдачи V * (l)" . Архивировано из оригинального 27 сентября 2007 года.

SI фотометрические величины
v
т
е
Количество		Единица измерения		Измерение	Примечания
Имя	Символ ^{[nb 1]}	Имя	Символ	Символ ^{[nb 2]}	Примечания
Световая энергия	Q _v^{[nb 3]}	просвет второй	lm ⋅s	Т Дж	Секунду просвета иногда называют талботом .
Световой поток , сила света	Φ _v^{[nb 3]}	просвет (= кандела стерадиан )	lm (= cd⋅sr)	J	Световая энергия в единицу времени
Интенсивность света	Я _в	кандела (= люмен на стерадиан)	кд (= лм / ср)	J	Световой поток на единицу телесного угла
Яркость	L _v	кандела на квадратный метр	кд / м ² (= лм / (ср⋅м ² ))	Л ⁻²Дж	Световой поток на единицу телесного угла на единицу площади проекции источника. Канделу на квадратный метр иногда называют гнидой .
Освещенность	E _v	люкс (= люмен на квадратный метр)	лк (= лм / м ² )	Л ⁻²Дж	Световой поток, падающий на поверхность
Световой поток , световой поток	M _v	люмен на квадратный метр	лм / м ²	Л ⁻²Дж	Световой поток, излучаемый с поверхности
Световая экспозиция	H _v	люкс второй	лкс	L ⁻²Т Дж	Интегрированная по времени освещенность
Плотность световой энергии	ω _v	люмен-секунда на кубический метр	лм⋅с / м ³	Л ⁻³т Дж
Световая отдача (излучения)	K	люмен на ватт	лм / Вт	M ⁻¹L ⁻²T ³Дж	Отношение светового потока к лучистому потоку
Световая отдача (источника)	η ^{[nb 3]}	люмен на ватт	лм / Вт	M ⁻¹L ⁻²T ³Дж	Отношение светового потока к потребляемой мощности
Светоотдача , световой коэффициент	V			1	Световая отдача, нормализованная по максимально возможной световой отдаче
См. Также: SI · Фотометрия · Радиометрия

^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать фотометрические величины индексом «v» (для «визуального»), чтобы избежать путаницы с радиометрическими или фотонными величинами. Например: Стандартные буквенные символы США для светотехники USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
^ Символы в этом столбце обозначают размеры ; « L », « T » и « J » обозначают длину, время и силу света соответственно, а не символы для единиц литр, тесла и джоуль.
^ a b c Иногда встречаются альтернативные символы: W для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для световой эффективности источника.

[6] "Определения базовой единицы: Кандела" . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . Проверено 8 февраля 2008 года .

[7] "Блок Хефнера, или свеча Хефнера" . Sizes.com . 30 мая 2007 . Проверено 25 февраля 2009 года .

[scvl-1] "Кривая светимости CIE Scotopic (1951)" . Архивировано из оригинального 28 декабря 2008 года.

[ciexyz31-2] "CIE (1931) 2-градусные функции согласования цветов" . Архивировано из оригинального 28 декабря 2008 года.

[ciexyz31_curve-3] "Функции световой отдачи" CIE "физиологически значимые" . Архивировано из оригинала 7 июля 2019 года.

[vljv-4] "Джадд-Вос модифицировал 2-градусную кривую фотопической яркости CIE (1978)" . Архивировано из оригинального 28 декабря 2008 года.

[ssvl2-5] "Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2-градусная функция световой отдачи V * (l)" . Архивировано из оригинального 27 сентября 2007 года.

[note-suffix-v-13] Организации по стандартизации рекомендуют обозначать фотометрические величины индексом «v» (для «визуального»), чтобы избежать путаницы с радиометрическими или фотонными величинами. Например: Стандартные буквенные символы США для светотехники USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967

[note-dimension-symbol-14] Символы в этом столбце обозначают размеры ; « L », « T » и « J » обозначают длину, время и силу света соответственно, а не символы для единиц литр, тесла и джоуль.

[note-alternative-symbol-photometric-15] Иногда встречаются альтернативные символы: W для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для световой эффективности источника.

[c 1]