Fény mennyiség

Fényérték - redukált fotometriai érték , egy speciális típus relatív spektrális érzékenységének felhasználásával képzett energiafotometriai értékből - a monokromatikus sugárzás relatív spektrális fényhatékonysága nappali látáshoz [1] . A fényértékek abban különböznek az energiaértékektől, hogy a fényt jellemzik, figyelembe véve annak képességét, hogy vizuális érzeteket okozzon az emberben. Fényfotometriai mennyiségek rendszerét alkotják. $V(\lambda)$

A fénymennyiség mérésére szolgáló egységként speciális fénymértékegységeket használnak, amelyek a „ kandela ” fényerősség mértékegységén alapulnak . A kandela a Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) hét alapegységének egyike .

A fénymennyiségeket ugyanazokkal a betűkkel jelöljük, mint azokat az energiamennyiségeket, amelyekből keletkeznek, de a " " indexszel látják el, például ,. $v$ $X_{v}$

Monokromatikus sugárzás

Hullámhosszú monokromatikus sugárzás esetén a fénymennyiség és az energiamennyiség összefüggésének alakja $\lambda$ $X_{v}(\lambda )$ $X_{e}(\lambda )$

X_{v}(\lambda )=K_{m}\cdot X_{e}(\lambda )V(\lambda ),

ahol a monokromatikus sugárzás spektrális fényhatékonyságának maximális értéke (a sugárzás fotometriai egyenértéke), amely a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) [2] [3] 683 lm /W . Ezt az értéket figyelembe véve az eredeti reláció felveszi a formát $K_{m}$

X_{v}(\lambda )=683\cdot X_{e}(\lambda )V(\lambda ).

A függvény fizikai értelemben az emberi szem érzékenységének relatív spektrális függősége, maximuma 555 nm hullámhosszon található . A függvény normalizálása úgy történik, hogy maximális értéke eggyel egyenlő. Az elmondottakból tehát az következik, hogy a monokromatikus sugárzás fénymennyiségének értéke arányos az energiamennyiség értékével és a szem érzékenységével. $V(\lambda)$

Általános eset

Általánosabb esetben, amikor a sugárzás a spektrum viszonylag széles tartományát foglalja el, ez a tartomány nagyszámú kis részre osztható, amelyek mindegyike és között található, és szélessége . Az ezekre a részekre eső sugárzás a fénymennyiség és az energia értékével monokromatikusnak tekinthető . A fenti arányt a spektrális tartomány egyes részeire felírva és összegezve (pontosabban integrálva) a következőket kapjuk: $\lambda$ $\lambda +d\lambda$ $d\lambda$ $dX_{v}(\lambda )$ $dX_{e}(\lambda )$

X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}V(\lambda )\,dX_{e} (\lambda ).

A következőkben célszerű figyelembe venni az energiamennyiség spektrális sűrűségét. Egy mennyiség spektrális sűrűségét úgy definiáljuk, mint a kis spektrális intervallumonkénti mennyiség arányát ezen intervallum és az intervallum szélessége között: $X_{{e,\lambda }}(\lambda )$ $X_{e}$ $dX_{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda )).

Az integrandusban ezt a definíciót felhasználva megkapjuk a végső összefüggést a fénymennyiség és a megfelelő energiamennyiség összekapcsolására, amely általános esetben érvényes:

X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}X_{e,\lambda }(\lambda ) V(\lambda )\,d\lambda .

Egy fénymennyiség spektrális sűrűsége

Egy fényfotometriai mennyiség spektrális sűrűségét az energiamennyiség spektrális sűrűségéhez hasonlóan határozzuk meg: ez az intervallum között elhelyezkedő kis spektrális intervallumonkénti mennyiség aránya az intervallum szélességéhez : $X_{v}$ $dX_{v}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{v,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{v}(\lambda )}{d\lambda )).

Egy mennyiség spektrális sűrűségét a megfelelő mennyiséget jelölő betűvel, a spektrális koordinátát jelző alsó indexszel jelöljük. Ez utóbbi lehet nemcsak a hullámhossz, hanem a frekvencia , a fénykvantum energiája , a hullámszám és egyebek [4] .

Alap fénymennyiségek

A főbb fénymennyiségekre és energia megfelelőikre vonatkozó információkat a táblázat tartalmazza.

Fényfotometriai mennyiségek SI

Név	Értékmegjelölés	Meghatározás	SI mértékegység jelölés	Energia analóg
fényenergia	$Q_{v}$	$K\int _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}Q_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )\,d\ lambda$	lm s_ _	Sugárzási energia
Fény áramlás	$\Phi _{v}$	$\Phi _{v}={\frac {dQ_{v}}{dt}}$	lm	sugárzási fluxus
A fény ereje	$én_{v}$	$I_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{d\Omega }}$	CD	Sugárzás erőssége (a fény energiaereje)
A fényenergia térfogatsűrűsége	$U_{v}$	$U_{v}={\frac {dQ_{v}}{dV}}$	lm s m −3	A térfogati sugárzás energiasűrűsége
Fényesség	$M_{v}$	$M_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{dS_{1}}}$	lm m −2	Energia fényesség
Fényerősség	$L_{v}$	$L_{v}={\frac {d^{2}\Phi _{v}}{d\Omega \,dS_{1}\cos \varepsilon }}$	cd m −2	Energia Fényesség
Integrált fényerő	$\Lambda _{v}$	$\Lambda _{v}=\int _{0}^{t}L_{v}(t')dt'$	cd s m −2	Integrált energia fényerő
megvilágítás	$E_{v}$	$E_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{dS_{2}}}$	rendben	Sugárzás
fény expozíció	$H_{v}$	$H_{v}={\frac {dQ_{v}}{dS_{2}}}$	lx s	energia expozíció
A fényenergia spektrális sűrűsége	$Q_{{v,\lambda }}$	$Q_{{v,\lambda }}={\frac {dQ_{v}}{d\lambda }}$	lm s m −1	A sugárzás spektrális energiasűrűsége

Itt a forrásfelületi elem területe, a vevőfelületi elem területe, valamint a forrásfelületi elem normális és a megfigyelési irány közötti szög. $dS_{1}$ $dS_{2}$ $\varepsilon$

Jegyzetek

↑ GOST 8.332-78. A mérések egységességét biztosító állami rendszer. Fénymérések. A monokromatikus sugárzás relatív spektrális fényhatékonyságának értékei nappali látáshoz. (nem elérhető link) . Hozzáférés időpontja: 2012. július 19. Az eredetiből archiválva : 2013. október 4.. (határozatlan)
↑ A 683 lm/W egy hozzávetőleges érték , a pontosabb érték 683.002 lm/ W. A részletekért lásd a Kandela cikkét . $K_{m}$
↑ GOST 8.417-2002. A mérések egységességét biztosító állami rendszer. A mennyiségek mértékegységei. (nem elérhető link) . Letöltve: 2012. július 19. Az eredetiből archiválva : 2012. november 10.. (határozatlan)
↑ GOST 7601-78. Fizikai optika. Kifejezések, betűjelölések és alapmennyiségek definíciói Archiválva : 2021. november 30. a Wayback Machine -nél .

Fény mennyiségek
fényenergia Fény áramlás Fényerősség A fény ereje Fényesség megvilágítás Térbeli megvilágítás megvilágítás fény expozíció Térbeli fényexpozíció A fényenergia térfogatsűrűsége Integrált fényerő A fényenergia térfogatsűrűsége A fényintenzitás térfogatsűrűsége Egyenértékű fényerő