Мы используем файлы cookie.
Продолжая использовать сайт, вы даете свое согласие на работу с этими файлами.

Спектральная световая эффективность монохроматического излучения

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.

Определения

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 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.

Дневное зрение

Относительная спектральная световая эффективность для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения.

Определение , основанное на процедуре измерения, формулируется следующим образом.

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) 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.

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. Таким образом, выполняется:

Ночное зрение

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.

Сумеречное зрение

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.

Использование

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.

См. также


Новое сообщение