(îò Ôîòî... è ...ìåòðèÿ (Ñì. ...метрия)
раздел физической оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения (См.
Оптическое излучение)
, испускаемого источниками, распространяющегося в различных средах и взаимодействующего с телами. При этом энергия электромагнитных колебаний оптического диапазона усредняется по малым интервалам времени, которые, однако, значительно превышают период таких колебаний. Ф. охватывает как экспериментальные методы и средства измерений фотометрических величин (См.
Фотометрические величины)
, так и относящиеся к этим величинам теоретические положения и расчёты.
Основным энергетическим понятием Ф. является
Поток излучения Ф
е, имеющий физический смысл средней мощности, переносимой электромагнитным излучением. Пространственное распределение Ф
е описывают
Энергетические фотометрические величины, производные от потока излучения по площади и (или) телесному углу (См.
Телесный угол)
. В фотометрии импульсной (См.
Фотометрия импульсная) применяются также интегральные по времени фотометрические величины. В узком смысле Ф. иногда называют измерения и расчёт величин, относящихся к наиболее употребительной системе редуцированных фотометрических величин (См.
Редуцированные фотометрические величины)
- системе световых величин (См.
Световые величины)
(освещённости (См.
Освещённость)
, силы света (См.
Сила света)
, яркости (См.
Яркость)
, освечивания (См.
Освечивание)
, светимости (См.
Светимость) и пр.; соответствующие энергетические фотометрические величины - энергетическая освещённость, энергетическая сила света, энергетическая яркость и т.д.). Световые величины - это фотометрические величины, редуцированные в соответствии со спектральной чувствительностью (См.
Спектральная чувствительность) т. н. среднего светлоадаптированного человеческого глаза (важнейшего для деятельности человека приёмника света (См.
Приёмники света)
; см.
Адаптация физиологическая; об условиях, при которых получают характеристики среднего глаза как приёмника, см. ст.
Световые величины)
. Применяются и др. системы редуцированных (по отношению к др. приёмникам) фотометрических величин: эритемные, бактерицидные, фотосинтетические. Изучение зависимостей фотометрических величин от длины волны излучения и спектральных плотностей (См.
Спектральная плотность) энергетических величин составляет предмет спектрофотометрии (См.
Спектрофотометрия) и спектрорадиометрии. Методы Ф. широко применяются в астрономии для исследования космических источников излучения в различных диапазонах спектра излучения (см.
Астрофотометрия, Показатель цвета)
. Сведение Ф. лишь к измерениям световых величин ошибочно.
Фундаментальный для Ф. закон
Е =
I/l2, согласно которому освещённость
Е изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния
l от точечного источника с силой света
I был сформулирован И.
Кеплером в 1604. Однако основоположником экспериментальной Ф. следует считать П.
Бугера
, который опубликовал в 1729 описание визуального метода количественного сравнения источников света - установления (путём изменения расстояний до источников) равенства освещённостей соседних поверхностей с использованием в качестве прибора глаза. Методы визуальной Ф. применяются в отдельных случаях до настоящего времени (2-я половина 20 в.) и в результате работ сов. учёных, которые ввели понятие т. н. эквивалентной яркости, распространены на область малых яркостей. В зависимости от используемых методов измерения фотометрических величин Ф. условно делят на визуальную, фотографическую, фотоэлектрическую, фотохимическую и так далее.
Начатое И.
Ламбертом (1760) развитие теоретических методов Ф. нашло обобщённое выражение в теории светового поля (См.
Световое поле)
, доведённой до стройной системы сов. учёным А. А. Гершуном (30-е гг. 20 в.). Современная теоретическая Ф. распространена на
Мутные среды. Теоретическая Ф. основывается на соотношении
dФ
е =
LedG, выражающем в дифференциальной форме закон квадратов расстояний; здесь
dФ
е - дифференциал потока излучения элементарного пучка лучей, мерой множества которых (см.
Мера множества) является дифференциал
dG фактора геометрического (См.
Фактор геометрический)
, Le - энергетическая яркость излучения. Фотометрические свойства веществ и тел характеризуются
Пропускания коэффициентами τ,
Отражения коэффициентами
ρ и
Поглощения коэффициентами
α
, которые для одного и того же тела связаны очевидным соотношением τ + ρ + α = 1. Ослабление потока излучения узконаправленного пучка при прохождении через вещество описывается Бугера - Ламберта - Бера законом (См.
Бугера - Ламберта - Бера закон)
.
Экспериментальные методы Ф. основаны на абсолютных и относительных измерениях потока излучения различными селективными и неселективными приёмниками излучения (т. е. приёмниками, реакция которых зависит или не зависит от длины волны излучения). Для определения размерных фотометрических величин применяют либо
Фотометры с непосредственным сравнением неизвестного и известного потоков, либо фотометры, предварительно градуированные в соответствующих единицах измерения энергетических или редуцированных фотометрических величин. В частности, для передачи значений световых величин обычно используют сличаемые с государственными световыми эталонами (См.
Световые эталоны) образцовые и рабочие светоизмерительные лампы - источники с известными фотометрическими характеристиками. Ф. лазерного излучения (См.
Лазерное излучение) в основном построена по принципу использования образцовых и рабочих спектрально неселективных приёмников излучения, сличаемых с государственными эталонами мощности и энергии когерентного излучения
Лазеров
. Измерение безразмерных величин τ и ρ выполняется фотометрами с применением относительных методов, путём регистрации отношения реакций линейного приемника излучения на соответствующие потоки излучения. Применяется также уравнивание реакций линейного или нелинейного приёмника излучения изменением по определённому закону в известное число раз сравниваемых потоков излучения.
Теоретические и экспериментальные методы Ф. находят применение в светотехнике (См.
Светотехника) и технике сигнализации, в астрономии и астрофизике, при расчёте переноса излучения в плазме (См.
Плазма) газоразрядных источников света и звёзд, при химическом анализе веществ, в пирометрии (См.
Пирометрия)
, при расчётах
Теплообмена излучением и во многих др. областях науки и производства.
Лит.: Бугер П., Оптический трактат о градации света, пер. с франц., М., 1950; Гершун А. А., Избр. труды по фотометрии и светотехнике, М., 1958; Мешков В. В., Основы светотехники, ч. 1-2, М. - Л., 1957-61; Тиходеев П. М., Световые измерения в светотехнике. (Фотометрия), 2 изд., М. - Л., 1962; Волькенштейн А. А., Визуальная фотометрия малых яркостей, М. - Л., 1965; Сапожников Р. А., Теоретическая фотометрия, 2 изд., Л., 1967; Гуревич М. М., Введение в фотометрию, Л., 1968.
А. С. Дойников.