Спектральная световая эффективность монохроматического излучения | |
---|---|
Размерность | J·L-2·M-1·T3 |
Единицы измерения | |
СИ | лм·Вт-1 |
Примечания | |
Скалярная величина |
Спектра́льная светова́я эффекти́вность монохромати́ческого излуче́ния — физическая величина, характеризующая чувствительность человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света. Обозначается , в Международной системе единиц (СИ) имеет размерность лм/Вт. Устаревшее название — видность.
Световую эффективность удобно и целесообразно представлять в виде произведения двух сомножителей: где — значение , достигаемое в максимуме, а — безразмерная функция длины волны, принимающая в максимуме значение, равное единице. Функция называется относительной спектральной световой эффективностью монохроматического излучения, её физический смысл заключается в том, что она представляет собой относительную спектральную чувствительность среднего (нормального) человеческого глаза[1].
Как известно, у человека существует два основных механизма восприятия света. Один из них реализуется с помощью колбочек при относительно высоких яркостях и освещённостях и носит название дневного зрения. Другой — палочковый — имеет место при низких значениях яркостей и освещённостей и называется ночным зрением[2] Эти механизмы существенно отличаются друг от друга как по величине чувствительности к свету, так и по характеру зависимости чувствительности глаза от длины волны воздействующего на него света. Соответственно, в фотометрии определяется две различных функции относительной спектральной световой эффективности: одна из них — для дневного зрения, другая — — для ночного.
Определение , основанное на процедуре измерения, формулируется следующим образом[3].
Относительной спектральной световой эффективностью монохроматического излучения для дневного зрения c длиной волны называют отношение двух потоков излучения соответственно с длинами волн и , вызывающих в точно определённых условиях зрительные ощущения одинаковой силы; при этом длина волны выбрана таким образом, что максимальное значение этого отношения равно единице.
Условия измерения в частности выбираются так, чтобы угловой размер поля зрения при измерениях составлял 2 градуса, что соответствует угловому размеру центрального углубления желтого пятна сетчатки.
Итогом большой работы, выполнение которой началось ещё в XIX веке, явилось получение набора значений для диапазона длин волн 380—770 нм. Значения были получены в результате усреднения данных, полученных с участием большого количества наблюдателей. В 1924 году Международная комиссия по освещению (МКО)[4] утвердила этот набор в качестве стандарта, после чего он стал международно признанным и в качестве такового используется вплоть до настоящего времени. В Российской Федерации данный стандарт также является действующим[3].
Зависимость приведена на рисунке. Её максимум располагается на длине волны 555 нм. В системе СИ единица силы света кандела определена таким образом, что максимальная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения равна 683 лм/Вт[5]. Таким образом, выполняется:
В качестве определения световой эффективности для случая ночного зрения пригодна приведённая выше формулировка после соответствующей замены в ней наименования определяемой величины.
В результате выполнения необходимых измерений и исследований была получена зависимость . Её табличные значения были в 1951 г. утверждены МКО в качестве стандарта. В графическом виде она приведена на рисунке. Как видно из рисунка, кривая сдвинута относительно в коротковолновую сторону, при этом её максимум находится на 507 нм.
В сумеречном зрении одновременно принимают участие, как колбочки, так и палочки. При этом относительный вклад рецепторов каждого типа изменяется при изменении уровня освещения, соответственно изменяется и световая эффективность. Поэтому сумеречному зрению невозможно сопоставить какую-либо одну стандартную функцию, описывающую спектральную зависимость световой эффективности.
Активную часть своей жизни человек проводит главным образом в таких условиях освещения, когда функционирует дневное зрение. Пользуясь им, он получает большую часть визуальной информации. По этим причинам на практике в основном используется спектральная эффективность , относящаяся к дневному зрению. Именно она (вместе с коэффициентом ) лежит в основе системы световых фотометрических величин.
Система фотометрических величин устроена так, что любой энергетической величине соответствует определённая световая величина . В случае монохроматического света связь между ними описывается соотношением
Для немонохроматического света аналогичное по смыслу соотношение имеет вид:
где — спектральная плотность величины . Спектральная плотность определяется как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, располагающийся между и к ширине этого интервала:
С учётом численного значения получается:
Таким образом, использование относительной световой эффективности позволяет, зная энергетические характеристики света, рассчитывать его световые параметры.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .