ФОТ'ОМЕТР, фотометра, ·муж. (от ·греч. phos - свет и metreo - измеряю).

1. Прибор для измерения силы света, исходящего от светящегося предмета, источника света (физ.).

2. Прибор для определения яркости звезд (астр.).

прибор для измерения каких-либо из фотометрических величин (См. Фотометрические величины), чаще других - одной или нескольких световых величин (См. Световые величины). При использовании Ф. осуществляют определённое пространственное ограничение потока излучения (См. Поток излучения) и регистрацию его приёмником излучения с заданной спектральной чувствительностью (См. Спектральная чувствительность). Освещённость измеряют Люксметрами, яркость - Яркомерами, Световой поток и световую энергию (См. Световая энергия) - с помощью фотометра интегрирующего (См. Фотометр интегрирующий). Приборы для измерения цвета объекта называют Колориметрами. Если в качестве приёмника используется глаз, Ф. называются визуальными, или зрительными, если же применяется какой-либо физический приёмник, Ф. называются физическими. Оптический блок Ф., иногда называемый фотометрической головкой, содержит линзы, светорассеивающие пластинки, ослабители света (См. Ослабитель света), светофильтры, диафрагмы (см. Диафрагма в оптике) и приёмник излучения. Чаще всего в Ф. с физическими приёмниками поток излучения преобразуется в электрический сигнал, регистрируемый устройствами типа микроамперметра, вольтметра и т.д. В импульсных Ф. (см. Фотометрия импульсная) применяют регистрирующие устройства типа Электрометра, запоминающего Осциллографа, пикового вольтметра. В визуальном Ф. равенство яркостей двух полей сравнения, освещаемых по отдельности сраниваемыми световыми потоками, устанавливается глазом, который располагается у окуляра фотометрической головки.

Оптические схемы Ф. (рис.) для определения размерных фотометрических величин обеспечивают постоянство или изменение по определённому закону фактора геометрического (См. Фактор геометрический). (О принципах абсолютной градуировки Ф. см. ст. Фотометрия.) Для Ф. с абсолютной градуировкой характерны большие систематические погрешности измерений (осуществить их с погрешностью менее 5\% затруднительно). Квалифицированные специалисты в хорошо оборудованных лабораториях обычно выполняют измерения с погрешностями от 10\% до 20\%. Оплошности в самой постановке измерений могут вызвать увеличение погрешностей до 50\% и более.

Точность Ф. для измерений отношения потоков излучения (Пропускания коэффициента и Отражения коэффициента) более высока. Они строятся по одноканальной и двухканальной оптическим схемам. В одноканальном Ф. измеряется относительное уменьшение потока излучения при установке образца на пути пучка лучей. В двухканальном Ф. ослабление потока излучения образцом осуществляют, сравнивая потоки в измерительном и т. н. опорном каналах. Для уравнивания потоков излучения в каналах применяются регулируемые диафрагмы, Клин фотометрический и др. подобные устройства. Коэффициенты пропускания и отражения светорассеивающих образцов измеряют также в интегрирующих Ф. О спектрофотометрах см. в ст. Спектральные приборы.

Лит. см. при статьях Фотометрия, Фотометрия импульсная.

А. С. Дойников.

Принципиальные оптические схемы фотометров для измерения: а - освещенности и экспозиции, а также (с привлечением закона квадратов расстояний) силы света и освечивания; б - силы света и освечивания (т. н. телецентрическим методом); в - яркости и интеграла импульса яркости (с применением фокусирующей оптической системы); г - яркости (с применением габаритной диафрагмы). И - источник света; П - приемник излучения с исправляющими его спектральную чувствительность светофильтрами и ослабителями; О - объектив с фокусным расстоянием f; D - диафрагма, устанавливаемая в фокальной плоскости (б) или в плоскости изображения источника (в); D_a - апертурная диафрагма; D_r - габаритная диафрагма; α и β - угловые размеры фотометрируемых пучков лучей.

фотометр для измерения яркости (См. Яркость). Две принципиальные оптические схемы Я. с физическими приёмниками излучения показаны в ст. Фотометр на рис. в и г. В Я., построенном по первой из этих схем, изображение светящего тела источника И создаётся в плоскости диафрагмы Д, ограничивающей размеры фотометрируемой части этого тела. Постоянство чувствительности такого Я. при перемещении объектива обеспечивается апертурной диафрагмой Д_а, неподвижной относительно Д. В более простом Я., построенном по второй схеме (рис. г), фотометрируемый пучок лучей ограничивают габаритная диафрагма Д_г и входной зрачок (см. Диафрагма в оптике) приёмника П. Диафрагма Д_г располагается вблизи светящего тела или (при фотометрировании объектов больших размеров) на некотором удалении от него. Угол поля зрения такого Я. можно скачкообразно изменять, перекрывая диафрагму Д_г положит. линзой с фокусным расстоянием l₀ и превращая его таким образом в Я. по схеме (рис. б). Простейшим визуальным Я. (эквивалентная оптическая схема которого соответствует рис. в) является глаз человека или животного, непосредственно воспринимающий яркость. Промышленностью выпускаются фотометры, с помощью которых измеряют яркость постоянных и импульсных источников, визуальный фотометр для измерения т. н. эквивалентной яркости, встроенные в фотоаппараты и отдельные фотографические Я. (Экспонометры), яркостные Пирометры и пр.

Лит.: Гороховский Ю. Н., Орлов Б. Н., Фрейверт А. М., Яркомеры с переменным углом восприятия для экспонометрических целей, "Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии", 1974, т. 19, № 5. См. также лит. при ст. Фотометрия.

А. С. Дойников.

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: