ФОТОМЕТРІЯ

1. Фотометричні величини і їх одиниці

Фотометрія – це розділ фізичної оптики, в якому розглядаються енергетичні фотометричні характеристики оптичного випромінювання в процесах його випущення, поширення і взаємодії з речовиною. Історично склалося так, що оцінка фотометричних величин передусім відносилася до видимого випромінювання і здійснювалася в світлових одиницях. Використання фотометричних величин для усього оптичного діапазону електромагнітних коливань визначило їх оцінку в енергетичних одиницях. Кожній енергетичній величині в межах видимого діапазону відповідає світлова величина, отримана оцінкою випромінювання стандартним фотометричним спостерігачем. Обидва вигляди кожної величини мають одне і те ж буквене позначення з доданням відповідно індексів (енергетична) і (візуальна). Індекс звичайно опускають.

Розглянемо спочатку енергетичні величини і їх одиниці.

Основною енергетичною характеристикою випромінювання є потік випромінювання - відношення енергії, переносимої випромінюванням, до часу перенесення , що перевищує період коливання, що оцінюється у ватах (Вт):

,

де - енергія випромінювання в джоулях (Дж).

Спектр випромінювання являє собою розподіл потужності випромінювання по довжинах хвиль  (або частотам). Випромінювання розжарених пар або газів, а також лазерів є лінійчатим, що умовно характеризується довжиною хвилі. Більшість же джерел випромінювання випускає безперервну сукупність монохроматичних випромінювань, тобто є джерелом суцільного спектра.

Рисунок 1 – Спектр випромінювання

Відношення середнього значення потоку випромінювання  в малому спектральному інтервалі до ширини цього інтервалу  називається спектральною щільністю потоку випромінювання (рис. 1).

 

.                                                        (1)

Інтегральний потік випромінювання в інтервалі довжин хвиль від  до  (див. рис. 1)

.                                (2)

Розглянемо інші енергетичні величини.

Енергетична світність  є відношенням потоку випромінювання , вихідного від малої дільниці поверхні, що розглядається, до площі цієї дільниці ;

.                                                  (3)

Енергетичною освітністю  називається відношення потоку випромінювання , падаючого на малу дільницю поверхні, що розглядається, до площі  цієї дільниці:

.                                                   (4)

Порівнюючи формули (3), (4), отримуємо залежність між енергетичною освітністю і енергетичною світністю майданчика  у такому вигляді:

,                                                   (5)

де - коефіцієнт відображення майданчика , що дорівнює відношенню потоку випромінювання , відображеного від поверхні майданчика, до потоку випромінювання , падаючого на цю поверхню: .

Енергетична сила світла  визначає просторову щільність потоку випромінювання джерела і дорівнює відношенню потоку випромінювання , що розповсюджується від джерела в напрямі, що розглядається всередовищані малого тілесного кута, до цього тілесного кута :

.                                                      (6)

Тілесний кут - частина простору, обмежена конічною поверхнею. ............