Qu'est-ce (qui) est Фотометрия - définition

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 = L_edG, 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), L_e - 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.

раздел прикладной физики, занимающийся измерениями света. С точки зрения фотометрии, свет - это излучение, способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз. Такое ощущение вызывает излучение с длинами волн от 0,38 до 0,78 мкм, причем самым ярким представляется излучение с длиной волны ок. 0,555 мкм (желто-зеленого цвета). Поскольку чувствительность глаза к разным длинам волн у людей неодинакова, в фотометрии принят ряд условностей. В 1931 Международная комиссия по освещению (МКО) ввела понятие "стандартного наблюдателя" как некоего среднего для людей с нормальным восприятием. Этот эталон МКО - не что иное, как таблица значений относительной световой эффективности излучения с длинами волн в диапазоне от 0,380 до 0,780 мкм через каждые 0,001 мкм. На рис. 1 представлен график, построенный по данным этой таблицы, причем на нем указаны интервалы длин волн, соответствующие цветам солнечного спектра. Яркость, измеренная в соответствии с эталоном МКО, называется фотометрической яркостью или просто яркостью.

Фотометрические величины. Поток световой энергии измеряется в люменах. Определить световой поток в 1 лм невозможно, не обращаясь к светящимся телам, и основной мерой света долгое время была "свеча", которая считалась единицей силы света. Настоящие свечи уже более века не используются в качестве меры света, так как с 1862 стала применяться специальная масляная лампа, а с 1877 - лампа, в которой сжигался пентан. В 1899 в качестве единицы силы ответа была принята "международная свеча", которая воспроизводилась с помощью поверяемых электрических ламп накаливания. В 1979 была принята несколько отличающаяся от нее международная единица, названная канделой (кд). Кандела равна силе света в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540?1012 Гц (. = 555 нм), энергетическая сила светового излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Чтобы дать определение люмена, рассмотрим точечный источник с силой света 1 кд во всех направлениях. Такой источник испускает полный световой поток, равный 4. лм. Если источник с силой света 1 кд освещает обращенную к нему небольшую пластинку, находящуюся на расстоянии 1 м, то освещенность поверхности этой пластинки равна 1 лм/м2, т.е. одному люксу.

Протяженный источник света или освещенный предмет характеризуется определенной яркостью (фотометрической яркостью). Если сила света, испускаемого 1 м2 такой поверхности в данном направлении, равна 1 кд, то ее яркость в этом направлении равна 1 кд/м2. (Яркость большинства тел и источников света в разных направлениях неодинакова.)

Виды фотометрических измерений. Основные виды фотометрических измерений таковы: 1) сравнение силы света источников; 2) измерение полного потока от источника света; 3) измерение освещенности в заданной плоскости; 4) измерение яркости в заданном направлении; 5) измерение доли света, пропускаемой частично прозрачными объектами; 6) измерение доли света, отражаемой объектами.

См. также: