A monokromatikus sugárzás spektrális fényhatékonysága

A monokromatikus sugárzás spektrális fényhatékonysága
$K$
Dimenzió	J L -2 M -1 T 3
Egységek
SI	lm W- 1
Megjegyzések
Skalár

A monokromatikus sugárzás spektrális fényhatékonysága olyan fizikai mennyiség , amely az emberi szem monokromatikus fénnyel szembeni érzékenységét jellemzi . Jelölve , a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) az lm / W mérete van. Az elavult név a láthatóság . $K(\lambda )$

Kényelmes és célszerű a fényhatásfokot két tényező szorzataként ábrázolni: hol van a maximumon elért érték, és a hullámhossz dimenzió nélküli függvénye , amely maximumon egységgel egyenlő értéket vesz fel. A függvényt monokromatikus sugárzás relatív spektrális fényhatékonyságának nevezzük , fizikai jelentése az, hogy az átlagos (normál) emberi szem relatív spektrális érzékenységét reprezentálja [1] . $K(\lambda )$ $K(\lambda )=K_{m}V(\lambda ),$ $K_{m}$ $K(\lambda )$ $V(\lambda)$ $V(\lambda)$

Definíciók

Mint tudják, az embernek két fő mechanizmusa van a fény érzékelésére. Az egyiket kúpok segítségével valósítják meg viszonylag nagy fényerővel és megvilágítás mellett, és nappali látásnak hívják . Egy másik - rúd - alacsony fényerő és megvilágítás mellett zajlik, és éjszakai látásnak hívják [2]. Ezek a mechanizmusok jelentősen különböznek egymástól mind a fényérzékenység nagyságában, mind a fényérzékenység függésének természetében. a szem a rá ható fény hullámhosszán. Ennek megfelelően a relatív spektrális fényhatásfok két különböző függvénye határozható meg a fotometriában : az egyik a nappali, a másik az éjszakai látás. $V(\lambda)$ $V'(\lambda )$

Napi látás

A mérési eljáráson alapuló definíciót a következőképpen fogalmazzuk meg [3] . $V(\lambda)$

A monokromatikus sugárzás relatív spektrális fényhatékonysága nappali látáshoz hullámhosszal két sugárzási fluxus aránya, amelyek hullámhossza és , amelyek pontosan meghatározott feltételek mellett azonos erősségű vizuális érzeteket okoznak; ebben az esetben a hullámhosszt úgy választjuk meg, hogy ennek az aránynak a maximális értéke egyenlő legyen az egységgel. $V(\lambda)$ $\lambda$ $\lambda _{m}$ $\lambda$ $\lambda _{m}$

A mérési feltételeket különösen úgy választjuk meg, hogy a látómező szögmérete a mérések során 2 fok legyen, ami megfelel a retina makula központi mélyedésének szögméretének .

A 19. században megkezdett rengeteg munka eredménye a 380–770 nm-es hullámhossz-tartomány értékkészletének megszerzése volt. Az értékeket a nagyszámú megfigyelő részvételével kapott adatok átlagolásával kaptuk. 1924-ben a Nemzetközi Világítási Bizottság (CIE) [4] szabványként hagyta jóvá ezt a készletet, majd nemzetközileg is elismertté vált, és a mai napig ilyenként használják. Az Orosz Föderációban ez a szabvány is érvényes [3] . $V(\lambda)$ $V(\lambda)$

A függőség az ábrán látható. A maximuma 555 nm hullámhosszon található. Az SI rendszerben a fényerősség mértékegysége , a kandela úgy van definiálva, hogy a monokromatikus sugárzás maximális fényhatékonysága nappali látásnál 683 lm/W [5] . Így a következő történik: $V(\lambda)$ $K_{m}$ $K(\lambda )=683V(\lambda ).$

Éjszakai látás

Éjjellátás esetén a fényhatékonyság definíciójaként a fenti megfogalmazás a benne meghatározott mennyiség nevének megfelelő helyettesítése után alkalmas.

A szükséges mérések és vizsgálatok elvégzése eredményeként a függést kaptuk . A táblázatos értékeit 1951-ben hagyta jóvá a CIE szabványként. Az ábrán grafikusan látható. Amint az ábrán látható, a görbe relatíve a rövidhullámú oldalra tolódik el, míg maximuma 507 nm-nél van. $V'(\lambda )$ $V'(\lambda )$ $V(\lambda)$

Twilight vision

A kúpok és a rudak egyszerre vesznek részt a szürkületi látásban . Ebben az esetben az egyes típusú receptorok relatív hozzájárulása a megvilágítási szint változásával változik, és ennek megfelelően változik a fényhatás is. Ezért a szürkületi látás nem társítható egyetlen szabványos funkcióhoz sem, amely leírja a fényhatásfok spektrális függőségét.

Használat

Az ember élete aktív részét főleg olyan fényviszonyok között tölti, amikor a nappali látás működik. Használatával megkapja a vizuális információk nagy részét. Ezen okok miatt a gyakorlatban elsősorban a nappali fénnyel kapcsolatos spektrális hatékonyságot használják. Ő (az együtthatóval együtt ) az, amelyik a fényfotometriai mennyiségek rendszerének alapja . $V(\lambda)$ $K_{m}$

A fotometriai mennyiségek rendszere úgy van elrendezve, hogy egy bizonyos fénymennyiség megfeleljen bármilyen energiamennyiségnek . Monokróm fény esetén a köztük lévő kapcsolatot a reláció írja le $X_{e}(\lambda )$ $X_{v}(\lambda )$

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

A nem monokromatikus fény esetében a jelentésben hasonló reláció a következőképpen alakul:

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

ahol a mennyiség spektrális sűrűsége . A spektrális sűrűséget úgy definiáljuk, mint egy kis spektrális intervallumnak tulajdonítható érték arányát, amely ezen intervallum között és szélessége között helyezkedik el: $X_{{e,\lambda }}(\lambda )$ $X_{e}(\lambda )$ $dX_{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

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

A számértéket figyelembe véve kiderül: $K_{m}$

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

Így a relatív fényhatékonyság alkalmazása lehetővé teszi a fény energetikai jellemzőinek ismeretében fényparamétereinek kiszámítását. $V(\lambda)$

Jegyzetek

↑ Egy adott megfigyelő szemének érzékenysége a normában jelentősen eltérhet egy átlagos megfigyelő szemének érzékenységétől. A különbségek az életkorral vagy a normától való patológiás eltérésekkel még jelentősebbekké válnak .
↑ A szürkületi látást külön is megkülönböztetjük , amikor a kúpok és a rudak egyidejűleg működnek.
↑ 1 2 GOST 8.332-78. A mérések egységességét biztosító állami rendszer. Fénymérések. A monokromatikus sugárzás relatív spektrális fényhatékonyságának értékei nappali látáshoz. (neopr.) . Állami dokumentumok . Letöltve: 2022. július 10. Az eredetiből archiválva : 2022. március 29.
↑ Nemzetközi Világítási Bizottság (CIE) . Letöltve: 2012. június 18. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 2.. (határozatlan)
↑ A 683 lm/W egy közelítő érték, pontosabb érték 683.002 lm/W. A részletekért lásd a Kandela cikkét . $K_{m}$

Irodalom

Gurevich M. M. Fotometria. Elmélet, módszerek és eszközök. - L . : Energoatomizdat. Leningrádi fiók, 1983. - 272 p. - 7500 példány.
Gutorov M. M. A világítástechnika és a fényforrások alapjai. - M. : Energoatomizdat, 1983. - 384 p. — 20.000 példány.