Fotometria

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. június 28-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A fotometria  ( ógörögül φῶς , genitív φωτός  - fény és μετρέω  - I mérés) az alkalmazott optika minden ágában közös tudományág , amely alapján a sugárzási mező energiajellemzőinek kvantitatív mérése történik.

A fotometria mint tudomány az A. Gershun által kidolgozott fénytérelméleten [ 1] [2] alapul .

A gyakorlatban a fénymező elméletében foglaltakat egy mérnöki tudományág - világítástechnika - valósítja meg . [3]

Történelem

A fotometria első törvényét, a fordított négyzettörvényt Johannes Kepler  fogalmazta meg 1604 -ben .

(1) Hol:

A fotometria mint tudomány az 1760 - as években kezdődött Lambert , aki megfogalmazta a fény diffúz visszaverődésének törvényét ( Lambert-törvény ) és Bouguer , aki megfogalmazta a fényelnyelés törvényét ( Bouguer-Lambert-Beer törvény ) munkásságával.

A „fény” kifejezés használata a sugárzási mező leírására vonatkozóan az optikai sugárzás spektrális tartományának bármely tartományában , és nem csak a látható tartományában, jelenleg általánosan elfogadott („ fénysebesség ”, „sugárnyaláb”). könnyű")

Az energia- vagy fényegységek felhasználásának jelzése minden konkrét esetben kiküszöböli a lelkiismereti félreértések okait. Más szóval, a fotometria az optika egyik ága, amelyben a fény energiajellemzőit tanulmányozzák a fény kibocsátása, terjedése és a testekkel való kölcsönhatás során. Fotometriai mennyiségekkel működik .

A fizikai optikában az elektromágneses sugárzási tér intenzitását az E elektromágneses térerősségvektor modulusának négyzete határozza meg , (amely a fizikai optikában a fő számított mennyiség), és a térsűrűséggel (németül: Energiedichte) jellemzi. ) dw:

dw = dE / dV = ε x | E |(2)

ahol dV a térfogatelem a tér adott pontjában, dE pedig az adott térfogatban lévő mező energiája a vizsgált időpillanatban [4]

Ebben az esetben ε annak a közegnek a dielektromos állandója , amelyben a sugárzás terjed.

A spektrum optikai tartományában az elektromágneses rezgések olyan magasak, hogy ennek a vektornak a moduljának közvetlen mérése (ellentétben a rádiótechnikával ) lehetetlen. A korszerű technikai eszközök ennek a mennyiségnek csak az átlagolt értékét adják meg a sugárvevő tehetetlenségével jellemezhető időintervallumban . A sugárzásnak az anyaggal, beleértve a sugárzást vevővel való kölcsönhatásának hatásait, amelyek az információt hordozó jel keletkezésének hátterében állnak, pontosan az elnyelt sugárzási energia határozza meg, nem pedig az elektromágneses tér intenzitása.

A mező energiajellemzőinek elméleti optikában való felhasználására való áttérés az egyenletek nemlinearitásához vezetne, ami megfosztaná a szuperpozíciós elv, mint sok optikai jelenség magyarázatát lehetővé tevő alapelv alkalmazásától.

Ezenkívül a Maxwell-egyenletek , amelyek lehetővé teszik az E értékeinek kiszámítását , nem veszik kifejezetten figyelembe sem a sugárzási tér geometriáját, sem a fotometriai jellemzőit, ezért az optikai eszközök modern elmélete nem használja a Maxwell-féle matematikai apparátust. elmélet a maga teljességében. [5]

Gyakorlatorientált lévén, az optikai eszközök elmélete továbbra is a geometriai optika használatán és az energiamegmaradás törvényén alapul .

A sugárzási mező energetikai jellemzőit leírja egy hivatalosan elismert kifejezéskészlet [6] .

Ezzel kapcsolatban a fénymező teoretikusa, Gershun azt mondta:

Bárki, aki a fénymező leírásakor az "intenzitás" kifejezést használja, vagy szándékosan elutasítja annak mennyiségi leírásának lehetőségét, vagy nem érti, miről beszél [7] , [8]

Fénytérelmélet

A sugárzási mező kezdeti energia jellemzője az "energia fényesség spektrális sűrűsége"

B(λ)= d(E) / [d(λ) xd(t) x dS xd(ω)],

az egységnyi hullámhossz-intervallumban elhelyezkedő sugárzási energia azon hányadát jelöli, amely egységnyi területen halad át a sugárzás terjedésére merőlegesen, és egységnyi térszögön belül terjed. (Lásd. ábra) Ha ehhez hozzáadjuk a polarizációs sík tájolását is, akkor a spektrális fénysűrűség értékkészlete kimerítően írja le a sugárzási teret.

A fényesség spektrális sűrűsége egy skalár, amelynek értéke a dS terület normáljának térbeli orientációjától függ. A kívánt skálán ábrázolva a B(λ) értékeit a normál különböző irányaiban a terület különböző tájolásainál, megkapjuk a fényesség spektrális sűrűségének testét , mint a polarizálatlan sugárzás mezőjének kezdeti jellemzőjét. a sugárzási tér adott pontja.

Fotometriai mérések

Fotométer  - bármely fotometriai mennyiség mérésére szolgáló eszköz , gyakrabban, mint mások - egy vagy több fénymennyiség .

Fotométer használatakor a sugárzási fluxus bizonyos térbeli korlátozását hajtják végre, és egy adott spektrális érzékenységű sugárvevővel regisztrálják. A megvilágítást luxméterekkel , a fényerőt - fénysűrűségmérőkkel , az albedót  - albedométerekkel , a fényáramot és a fényenergiát - integráló fotométerrel mérik. Az objektumok színének mérésére szolgáló eszközöket kolorimétereknek nevezzük . A fotózásban és a filmművészetben a fénymennyiséget fényképészeti expozíciómérővel mérik .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Gershun A. A. Fénytérelmélet: Válogatott fotometriai és világítástechnikai munkák
  2. ↑ ITMO: Évek és emberek: Első rész / ösz. M. I. Poteev. SPb., 2000.-284 p. UDC 378.095'(09); ISBN 5-7577-0054-8 ; ISBN 5-93793-001-0
  3. ↑ Táskák: A világítástechnika alapjai 1 és 2 kötet.
  4. ↑ Optik:eine Einführung/F- und L-Pedrotti; W. Bausch, H. Schmidt – 1 Aufl. München. 1996- ISBN 3-8272-9510-6
  5. ↑ Churilovsky V. N. Az optikai eszközök elmélete. M., L., 1966, 564 p.
  6. ↑ http://www.yondi.ru/inner_c_article_id_635.phtm Archiválva : 2008. december 30., a Wayback Machine GOST 8.417-2002. A mérések egységességét biztosító állami rendszer. Egységek
  7. ↑ Gershun. Fizikai optika előadások a LITMO Műszaki és Fizikai Karán 1951 végéig
  8. ↑ Válogatott fotometriai és világítástechnikai munkák
 Optikai szakaszok
Kapcsolódó útmutatások