Световые величины. Виды отражения и пропускания

Энергетические величины являются исчерпывающими с энергетической точки зрения, но они не позволяют количественно оценить визуальное восприятие излучения. Восприятие глазом излучения видимого диапазона определяется не только мощностью воспринимаемого излучения, но также зависит от его спектрального состава (так как глаз - селективный приемник излучения). Световые характеристики описывают, как энергию излучения воспринимает зрительная система глаза с учетом спектрального состава света.

2.2.1. Световые величины

Световые величины обозначаются аналогично энергетическим величинам, но без индекса.

У световых величин нет никакой спектральной плотности, так как глаз не может провести спектральный анализ.

Если в энергетических величинах исходная единица - это энергия, то в световых величинах исходная единица - это сила света (так сложилось исторически). Сила света определяется аналогично энергетической силе света:

Сила излучения эталона (эталонный излучатель или черное тело) при температуре затвердевания платины () площадью .

Рис.2.2.1. Абсолютно черное тело. Поток излучения:

Это поток, который излучается источником с силой света в телесном угле :
.

Освещенность такой поверхности, на каждый квадратный метр которой равномерно падает поток в .

За единицу светимости принимают светимость такой поверхности, которая излучает с световой поток, равный .

За единицу яркости принята яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света с .

2.2.2. Связь световых и энергетических величин

Связь световых и энергетических величин связь устанавливается через зрительное восприятие, которое хорошо изучено экспериментально. Функция видности - это относительная спектральная кривая эффективности монохроматического излучения. Она показывает, как глаз воспринимает излучение различного спектрального состава. - величина, обратно пропорциональная монохроматическим мощностям, дающим одинаковое зрительное ощущение, причем воздействие потока излучения с длиной волны условно принимается за единицу. Функция видности глаза максимальна в области желто-зеленого цвета (550-570 нм) и спадает до нуля для красных и фиолетовых лучей (рис.2.2.2).

Определить некую световую величину (поток, сила света, яркость, и т.д.), по спектральной плотности соответствующей ей энергетической величины можно по общей формуле:

где - функция видности глаза, 680 - экспериментально установленный коэффициент (поток излучения мощностью с длиной волны соответствует светового потока).

Например, сила света:
(2.2.5)
яркость:
(2.2.6)

2.2.3. Практические световые величины и их примеры

Световая экспозиция

Световая экспозиция - это величина энергии, приходящейся на единицу площади за некоторое время (освещенность, накопленная за время от до ):

Если освещенность постоянна, то экспозиция определяется выражением:

Блеск

Для протяженного источника характеристика, воспринимаемая глазом - яркость. Для точечного источника характеристика, воспринимаемая глазом - блеск (чем больше блеск, тем больше кажется яркость). Блеск - это величина, применяемая при визуальном наблюдении точечного источника света.

Видимый блеск небесных тел оценивается в звездных величинах . Шкала звездных величин устанавливается следующим экспериментальным соотношением:

Чем меньше звездная величина, тем больше блеск. Например:
- освещенность рабочего места,
- освещенность от полной луны,
- порог блеска (примерно 8-ая звездная величина).

Световой поток, падая на поверхность частично поглощается Ф α , частично пропускается Ф τ и частично отражается Ф ρ .

Ф=Ф ρ +Ф α +Ф τ ;

Отраж-щий и пропущенный световые потоки опред.св-ми тела вещ-ва: ρ+α+τ=1.

Тела, поглощающие световой поток называются приемниками лучистой энергии или светового потока(глаз, фотоэлемент).

Важным при разработке осветительных приборов является знать степень отражения (ρ) и степень пропускания (τ) светового потока. Это важно знать для создания отражателей, рассеивателей осветительных приборов. Принято различать следующие виды отражения и пропускания светового потока:

а) направленное отражение или пропускание(а-зеркальная поверхность, б-прозрачные вещ-ва-стекла);

б) диффузное отражение/пропускание(гипс/молочно-матовые стекла);

В) направлено-дифузное отражение или пропускание.

В боль-ве случ.сущ.тела с напр. диф-м отражением или пропусканием.

Зрительная фотометрия

Зрительная фотометрия основывается на способности глаза оценивать с достаточно высокой степенью точности равенство яркостей двух оптических смежных и близких по цветности полей сравнения.Высокая точность измерений методами зрительной фотометрии достигается при условии соблюдения определенных требований. К числу основных из них следует отнести требование соответствия спектральной чувств-ти глаза наблюдателя нормализованной функции отн-й спектральной световой эффективности излучения. Не менее важным является требование достаточной яркости полей сравнения, обеспечивающей работу глаза в условиях дневного зрения. При больших значениях яркости полей сравнения и низкой яркости окружающего фона, при которой обычно проводятся световые измерения, глаз подвергается чрезмерному раздражению. Стремление использовать при зрительной фотометрии лишь кол бочковый аппарат и исключить палочковый, расположенный в основном по периферии сетчатой оболочки, заставляет ограничивать угловой размер поля зрения таких приборов пределами 3 – 5 о. Точность зрительных световых измерений значительно понижается, если цветность сравниваемых излучений различна. В подобных случаях для повышения точности измерений приходится прибегать к специальным приемам измерений. Необх-ть строгого выполнения перечисленных требований, зависимость результатов измерений от индивидуальных особенностей наблюдателя, состояния его организма (физ.состояние, усталость) и окружающих условий, а также длительность процесса измерения привели в практических условиях к полной замене глаза как индикатора физ.приборами, т.е. к переходу от зрительной фотометрии к физической фотометрии.

Физическая фотометрия

Зависимость результатов измерений от индивидуальных особенностей наблюдателя, состояния его организма(физическое состояние, усталость) и окружающих условий, а также длительность процесса измерения привели в практических условиях к полной замене глаза как индикатора физическими приборами, т.е. к переходу от зрительной фотометрии к физической фотометрии.

Основное преимущество физических приемников лучистой энергии по сравнению с глазом заключается в их способности непосредственной количественной оценки измеряемых величин. Применительно к измерению световых величин это качество присуще лишь таким физическим приемникам, кривая спектральной чувствительности которых близка к кривой относительной спектральной световой эффективности.

Широкое развитие методов физической фотометрии определяется также и тем, что физические приемники позволяют осуществлять измерения не только в видимой части спектра, но и в прилегающих к нему участках ультрафиолетовых и инфракрасных излучений.

Существенным преимуществом методов физической фотометрии является быстрота и воспроизводимость результатов измерений, что особенно важно при необходимости проведения массовых измерений световых характеристик осветительных средств(источников света, осветительных приборов) или характеристик условий освещения.

В качестве приемников лучистой энергии в установках физической фотометрии наиболее широкое распространение получили вентильные фотоэлементы(фотоэлементы с запирающим слоем) и фотоэлементы с внешним фотоэффектом

Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380 - 760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

Чувствительность глаза к излучениям различных длин волн неодинакова. Свойства глаза по-разному оценивать одинаковую лучистую мощность различных длин волн видимого спектра называется спектральной чувствительностью глаза.

Глаз лучше всего воспринимает ощущение желто-зеленого цвета, а именно: лучи с длиной волны (λ) = 555 нм. Таким образом, если чувствительность глаза к излучению с длиной волны 555 нм принять за единицу, то чувствительность глаза к излучениям других волн видимого диапазона при одинаковой мощности будет меньше единицы.

Cветовой поток (Ф) - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. Измеряется в люменах (лм).

Единица светового потока - люмен (лм) - световой поток, испускаемый точечным источником в телесном угле (в 1 стерадиан при силе света 1 кандела). Световой поток можно оценивать в пространстве по силе света или на поверхности по освещенности.

Стерадиан (единица телесного угла) - телесный угол, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную квадрату ее радиуса.

Кандела (кд) - единица силы света, равная силе света, испускаемого с площади 1/600 000 м 2 сечения полного излучателя в перпендикулярном к этому сечению направлении при температуре затвердевания платины (2042 К) и давлении 101325 н/м 2 .

Сила света - световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица силы света - кандела (кд).

Освещенность (Е) представляет собой распределение светового потока (Ф) на поверхности площадью S и может быть выражена формулой E = Ф/S.

Единицей измерения освещенности является люкс (лк) - освещенность поверхности площадью 1 м 2 световым потоком в 1 лм (лм/м 2). Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.

С точки зрения гигиены труда освещенность имеет существенное значение, по ней нормируются условия освещения в производственных помещениях и рассчитываются осветительные установки. В физиологии зрительного восприятия важное значение придается не падающему световому потоку, а уровню яркости освещаемых производственных и других объектов, которая отражается от освещаемой поверхности в направлении глаза. Зрительное восприятие определяется не освещенностью, а яркостью, под которой понимают характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в нитах (нт, 1 нт = 10 -4 Кд/см 2). Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается.

Светимость - величина, полного светового потока, испускаемого единицей поверхности источника света. Светимость измеряется в люменах на квадратный метр (лм/м 2).

Световой поток, падающий на поверхность, частично отражается, поглощается или пропускается сквозь освещаемое тело. Поэтому световые свойства освещаемой поверхности характеризуются не только величиной падающего на нее светового потока, но и коэффициентами отражения ρ, пропускания r и поглощения а, причем во всех случаях ρ + r + а = 1.

Коэффициент отражения (ρ) - отношение отраженного телом светового потока (Ф р) к падающему:

Отражение светового потока поверхностями зависит от их окраски, состояния и строения. Так, коэффициент отражения светлой деревянной поверхности равен 35 - 40 %, чистого побеленного потолка – 75 - 80 %.

Коэффициент пропускания равен отношению светового потока, прошедшего через среду, к падающему.

Коэффициент поглощения равен отношению поглощенного телом светового потока к падающему. Поверхности, яркость которых в отраженном или пропущенном свете одинакова во всех направлениях, называются диффузными. Близки по свойствам к диффузным поверхностям и часто приравниваются к ним в отраженном свете матовые поверхности бумаги, ткани, дерева, необработанные металлы и др.; в проходящем свете - только молочные стекла.

1.1. Лучистая энергия , лучистый поток , световой поток

1.2. Пространственная и поверхностная плотность светового потока

1.3. Яркость . Световые свойства тел

Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, способны излучать в окружающее пространство лучистую энергию, которая распространяется в виде электромагнитных колебаний с различной длиной волны. Частота этих колебаний зависит от длины волны излучения. Под длиной волны излучения понимается расстояние, которое проходит волна за время полного периода колебания:

λ = с / f , (1)

где λ - длина волны, м;

с - скорость света, равная 3×10 8 м/с;

f - частота электромагнитных колебаний, Гц.

Обычно длины волн излучения измеряются в нанометрах: 1 нм=10 -9 м=10 -6 мм. Мощностью лучистой энергии или лучистым потоком называется количество энергии, излучаемой в единицу времени. Единицей измерения лучистого потока является 1 Вт. Из всей лучистой энергии, существующей в природе, человеческий глаз воспринимает как световое ощущение только незначительную часть с длинами волн от 380 до 760 нм. За пределами этих длин волн лучистая энергия для человека невидима. Каждой длине волны в пределах 380-760 нм соответствует определенная цветность излучения. Переход одного цвета к другому происходит постепенно.

Часть лучистой энергии, воспринимаемую человеческим глазом как световое ощущение, называют световой энергией, а мощность ее излучения -световым потоком Ф. Световой поток, так же как и лучистый поток, может быть измерен в ваттах. Однако, на практике за единицу измерения светового потока принят люмен (лм).

Примерное представление о величине люмена дает следующий пример: лампа накаливания мощностью 15 Вт напряжением 220 В имеет световой поток в 105 лм.

1.2. Пространственная и поверхностная

плотность светового потока

Источники света, которые можно представить в виде светящейся точки, излучают световую энергию равномерно во всех направлениях. Применяемые для освещения помещений светильники распределяют световую энергию в разных направлениях неодинаково, вследствие чего она имеет различную плотность. Пространственная плотность световой энергии называется силой света.

При неравномерном излучении источником света световой энергии сила света I численно определяется как отношение бесконечно малого светового потока dФ , равномерно распределенного в пределах бесконечно малого телесного угла d w с вершиной у источника света, к величине этого телесного угла:

I = dФ / d w . (2)

При равномерном распределении световой энергии в пределах телесного угла, имеющего конечные размеры, сила света в направлении оси угла определяется по формуле

I =Ф /w . (3

Под телесным или пространственным углом понимается часть пространства, ограниченная конической поверхностью. Величина телесного угла определяется как отношение площади участка сферы S , на которую телесный угол опирается, к квадрату радиуса R сферы

w = S / R 2 . (4)

Единицей пространственного угла является стерадиан (ср). Величина телесного угла в 1 ср представляет собой телесный угол, который вырезает на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса данной сферы:

w = S / R 2 = R 2 / R 2 = 1 ср. (5)

За единицу измерения силы света принята кандела (кд), 1 кд представляет силу света точечного источника, излучающего равномерно световую энергию мощностью 1 лм, внутри телесного угла в 1 ср.

Световая энергия, падая на любую поверхность, освещает ее. Для количественной оценки плотности светового потока на освещаемой поверхности пользуются понятием освещенности. В случае неравномерного освещения поверхности освещенность Е определяется выражением

Е = dФ / dS , (6)

где dФ - бесконечно малая величина светового потока, равномерно распределяющегося в пределах бесконечно малого участка dS освещаемой поверхности. Средняя освещенность при неравномерном распределении светового потока по освещаемой поверхности

Еср =Ф / S . (7)

Единица освещенности носит название люкс (лк). Освещенность, равная 1 лк, будет иметь место, если на освещаемую поверхность в 1 м 2 будет падать равномерно распределенная световая энергия мощностью в

1 лк=1лм/1м 2 . (8)

Освещенность в какой-либо точке освещаемой поверхности может быть определена по силе света, соотношение между освещенностью поверхности и силой света точечного источника может быть определено по рис. 1.

Пусть сила света источника, находящегося в точке О , в направлении

элемента поверхности dS равна I a . Расстояние между источником света и элементом dS равно l , угол между нормалью к поверхности dS и направлением силы света обозначен a . Величина телесного угла d w согласно (4) определяется выражением

где dS × cos a -площадь участка сферы, на которую телесный угол опирается.

Рис. 1. Поясняющая схема к определению освещенности

Световой поток, падающий на элемент dS , выразим из соотношения (2)

d Ф= I α d ω = (9)

Освещенность элемента dS при этом будет равна

Е = = (10)

т.е. освещенность данной точки поверхности, расположенной под углом a к падающему световому потоку, прямо пропорциональна силе света, направленного к ней, и косинусу угла между падающим лучом и нормалью к освещаемой поверхности и обратно пропорциональна квадрату расстояния освещенной точки от источника света.

Если свет падает перпендикулярно освещаемой поверхности, то освещенность можно определить как

Е = I / l 2 . (11)

1.3. Яркость . Световые свойства тел

Свет от источника, падая на поверхность какого-либо предмета, частично ею отражается. В глаз наблюдателя попадает лишь часть отраженного от поверхности предмета светового потока, которая вызывает зрительное восприятие. Чем большая часть отражаемого светового потока попадает в глаз наблюдателя, тем сильнее будет зрительное ощущение этого предмета. Поверхности предметов, имеющие различные окраски и отражающие свойства, при равной освещенности воспринимаются глазом наблюдателя по-разному.

Освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света будет иметь отраженный поток в направлении глаз наблюдателя. Условия видения количественно характеризуются величиной яркости.

Яркостью освещаемой поверхности (L ) в каком-либо направлении называется отношение силы света, излучаемой поверхностью в данном направлении, к площади проекции освещаемой поверхности на плоскость, перпендикулярную к тому же направлению.

Рис. 2. Поясняющая схема к определению яркости поверхности

Если рассматривать освещенную поверхность под углом a , ограниченным нормалью к этой поверхности и линией зрения (рис.2), то будет видна часть этой поверхности, т.е. площадь ее проекции на плоскость, перпендикулярную к линии зрения S α = S × cos α. Для равномерно освещенной поверхности яркость в любом направлении будет равна

Если лучи от плоской освещаемой поверхности, направленные к глазу человека, перпендикулярны к этой поверхности, то яркость освещаемой поверхности определится выражением

L = I / S . (13)

Понятие яркости применимо не только к освещаемым поверхностям, но и к

источникам света. Единицей измерения яркости служит кд/м 2 . Тела, в зависимости от их физических свойств и состояния поверхностей обладают способностью отражать, пропускать и поглощать свет. Для суждения о светотехнических качествах тел служат коэффициенты отражения r , поглощения a и пропускания t , которые показывают, какая часть от общей падающей на поверхность световой энергии соответственно отражается,

пропускается и поглощается.

Коэффициенты отражения, поглощения и пропускания соответственно

где Ф p ,Ф α ,Ф r -отраженный, поглощенный и пропущенный световые потоки;

Ф пад. - падающий на поверхность световой поток.

Падающий световой поток Фпад . всегда равен сумме трех составляющих потоков:

а коэффициенты связаны зависимостью

p +α +t = 1. (16)

Все тела по характеру распределения в пространстве отраженного и пропущенного световых потоков можно разделить на три группы. К первой группе относятся тела с направленным отражением (зеркальные поверхности) или пропусканием (оконное стекло), ко второй группе относятся тела с рассеянным (диффузным) отражением (гипс, мел) или пропусканием (молочное или матовое стекло). К третьей группе относятся тела со смешанным отражением и пропусканием. Зная световые свойства тел, можно выбрать

наиболее рациональный материал для изготовления светильников, отделки стен

и потолков.

В природе нет ни одного материала, у которого хотя бы один из трех коэффициентов был равен 1. Наибольшее диффузное отражение имеют свежевыпавший снег (p ≈ 1) и химически чистые сернокислый барий и окись магния (p ≈ 0, 96). Наиболее зеркальное отражение у чистого полированного серебра (p ≈0, 92) и у специально обработанного алюминия (p ≈ 0, 95).

Величина коэффициента пропускания указывается в справочниках для толщины материала в 1 см. К наиболее прозрачным материалам можно отнести особо чистый кварц и некоторые марки органического стекла, у которых p = 0, 99 см.

Вещество с коэффициентом поглощения, равным 1, называется «абсолютно черным телом».

1. Световой поток

Световой поток - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению. Энергия излучения определяется количеством квантов, которые излучаются излучателем в пространство. Энергию излучения (лучистую энергию) измеряют в джоулях. Количество энергии, излучающейся в единицу времени называется потоком излучения или лучистым потоком. Измеряется поток излучения в ваттах. Световой поток обозначается Фе.

где: Qе - энергия излучения.

Поток излучения характеризуется распределением энергии во времени и в пространстве.

В большинстве случаев, когда говорят о распределении потока излучения во времени, не учитывают квантового характера возникновения излучения, а понимают под этим функцию, дающую изменение во времени мгновенных значений потока излучения Ф(t). Это допустимо, поскольку число фотонов, излучаемых источником в единицу времени, очень велико.

По спектральному распределению потока излучения источники разбивают на три класса: с линейчатым, полосатым и сплошным спектрами. Поток излучения источника с линейчатым спектром состоит из монохроматических потоков отдельных линий:

где: Фλ - монохроматический поток излучения; Фе - поток излучения.

У источников с полосатым спектром, излучение происходит в пределах достаточно широких участков спектра - полос, отделенных одна от другой темными промежутками. Для характеристики спектрального распределения потока излучения со сплошным и полосатым спектрами пользуются величиной, которая называется спектральной плотностью потока излучения

где: λ - длина волны.

Спектральная плотность потока излучения - это характеристика распределения лучистого потока по спектру и равняется отношению элементарного потока ΔФeλ соответствующего бесконечно малому участку, к ширине этого участка:

Спектральная плотность потока излучения измеряется в ваттах на нанометр.

В светотехнике, где основным приемником излучения является глаз человека, для оценки эффективного действия потока излучения, вводится понятие светового потока. Световой поток - это поток излучения, оценивающийся его действием на глаз, относительная спектральная чувствительность которого определяется усредненной кривой спектральной эффективности, утвержденной МКО.

В светотехнике используется и такое определение светового потока: световой поток - это мощность световой энергии. Единица светового потока - люмен (лм). 1лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела.

Таблица 1. Типичные световые величины источников света:

Световой поток Ф, падая на тело, распределяется на три составные части: отраженную телом Фρ , поглощенную Фα и пропущенную Фτ . При используют коэффициенты: отражения ρ = Фρ /Ф; поглощения α =Фα /Ф; пропускания τ =Фτ /Ф.

Таблица 2. Световые характеристики некоторых материалов и поверхностей

2. Сила света

Распределение излучения реального источника в окружающем пространстве не равномерно. Поэтому световой поток не будет исчерпывающей характеристикой источника, если одновременно не определяется распределение излучения по разным направлениям окружающего пространства.

Для характеристики распределения светового потока пользуются понятием пространственной плотности светового потока в разных направлениях окружающего пространства. Пространственную плотность светового потока, определяющуюся отношением светового потока к телесному углу с вершиной в точке размещения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, называют силой света:

где: Ф - световой поток; ω - телесный угол.

Единицей силы света является кандела. 1 кд.

Это сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении элементом поверхности черного тела, площадью 1:600000 м2 при температуре затвердевания платины.
Единица силы света - кандела, кд является одной из основных величин в системе СИ и соответствует световому потоку 1 лм, равномерно распределенному внутри телесного угла 1 стерадиан (ср.). Телесный угол - часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Телесный угол ω измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего.

3. Освещенность

Освещенность - это количество света или светового потока, падающего на единицу площади поверхности. Она обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).

Единица освещенности люкс, лк имеет размерность люмен на квадратный метр (лм/м2).

Освещенность можно определить как плотность светового потока на освещаемой поверхности:

Освещенность не зависит от направления распространения светового потока на поверхность.

Приведем несколько общепринятых показателей освещенности:

Лето, день под безоблачным небом - 100 000 люкс

Уличное освещение - 5-30 люкс

Полная луна в ясную ночь - 0,25 люкс

4. Отношение между силой света (I) и освещенностью (Е).

Закон обратных квадратов

Освещенность в определенной точке на поверхности, перпендикулярной к направлению распространения света, определяется как отношение силы света к квадрату расстояния от этой точки до источника света. Если данное расстояние мы примем за d, то это отношение можно выразить следующей формулой:

Для примера: если источник света излучает свет силой 1200 кд в направлении, перпендикулярном к поверхности, на расстоянии 3-х метров от этой поверхности, то освещенность (Ер) в точке, где свет достигает поверхности, будет 1200/32 = 133 лк. Если поверхность находится на расстоянии 6м от источника света, освещенность будет 1200/62= 33 лк. Это отношение называется "закон обратных квадратов" .

Освещенность в определенной точке на поверхности, не перпендикулярной направлению распространения света, равняется силе света в направлении точки измерения, разделенной на квадрат расстояния между источником света и точкой на плоскости умноженной на косинус угла γ (γ - угол, образованный направлением падения света и перпендикуляром к этой плоскости).

Следовательно:

Это закон косинуса (рисунок 1.).

Рис. 1. К закону косинуса

Для расчета горизонтальной освещенности целесообразно изменить последнюю формулу, заменив расстояние d между источником света и точкой измерения на высоту h от источника света к поверхности.

На рисунке 2:

Тогда:

Получаем:

По данной формуле рассчитывается горизонтальная освещенность в точке измерения.

Рис. 2. Горизонтальная освещенность

6. Вертикальная освещенность

Освещение той же точки Р в вертикальной плоскости, ориентированной к источнику света, можно представить как функцию высоты (h) источника света и угла падения (γ) силы света (I) (рисунок 3).

светимостью :

Для поверхностей конечных размеров:

Светимость - это плотность светового потока, испускаемого светящейся поверхностью. Единицей светимости служит люмен на метр квадратный светящейся поверхности, что отвечает поверхности площадью 1 м2, которая равномерно излучает световой поток 1 лм. В случае общего излучения вводится понятие энергетической светимости излучающего тела (Me).

Единица энергетической светимости - Вт/м2.

Светимость в этом случае можно выразить через спектральную плотность энергетической светимости излучающего тела Meλ(λ)

Для сравнительной оценки приводим энергетические светимости к светимости некоторых поверхностей:

Поверхность солнца - Ме=6 107 Вт/м2;

Нить лампы накаливания - Ме=2 105 Вт/м2;

Поверхность солнца в зените - М=3,1 109 лм/м2;

Колба люминесцентной лампы - М=22 103 лм/м2.

Это сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении. Единица измерения яркости - кандела на метр квадратный (кд/м2).

Поверхность сама по себе может излучать свет, как поверхность лампы, или отражать свет, который поступает из другого источника, например поверхность дороги.

Поверхности с разными свойствами отражения при одинаковой освещенности будут иметь разную степень яркости.

Яркость, излучаемая поверхностью dA под углом Ф к проекции этой поверхности, равняется отношению силы света, излучаемого в данном направлении, к проекции излучающей поверхности (рис. 4).

Рис. 4. Яркость

Как сила света, так и проекция излучающей поверхности, не зависят от расстояния. Следовательно, яркость также не зависит от расстояния.

Несколько практических примеров:

Яркость поверхности солнца - 2000000000 кд/м2

Яркость люминесцентных ламп - от 5000 до 15000 кд/м2

Яркость поверхности полной луны - 2500 кд/м2

Искусственное освещение дорог - 30 люкс 2 кд/м2