|
ФотометрияФотометрия (др.-греч. φῶς, родительный падеж φωτός — свет и μετρέω — измеряю) — общая для всех разделов прикладной оптики научная дисциплина, на основании которой производятся количественные измерения энергетических характеристик поля излучения. В основе фотометрии как науки лежит разработанная А. Гершуном теория светового поля [1][2]. На практике положения теории светового поля реализуются инженерной дисциплиной — светотехникой.[3] ИсторияПервый из законов фотометрии — закон обратных квадратов — был сформулирован Иоганном Кеплером в 1604 году. (1) Где:
Фотометрия как наука началась в 1760-х с работ Ламберта, сформулировавшего закон диффузного отражения света (закон Ламберта) и Бугера, сформулировавших закон поглощения света (закон Бугера — Ламберта — Бера). Использование термина «свет» применительно к описанию поля излучения в любой области спектрального диапазона оптического излучения, а не только в видимой его области, в настоящее время является общепризнанным («скорость света», «луч света») Указание на применение в каждом конкретном случае энергетических или световых единиц устраняет все поводы к добросовестным недоразумениям. Иными словами Фотометрия — раздел оптики, в котором исследуются энергетические характеристики света при его испускании, распространении и взаимодействии с телами. Оперирует фотометрическими величинами. В физической оптике интенсивность поля электромагнитного излучения определяется квадратом модуля вектора напряженности электромагнитного поля E, (который является основной рассчитываемой величиной в физической оптике), и характеризуется плотностью поля (нем. Energiedichte) dw: dw = dE / dV = ε x | E |(2) где dV — элемент объема в заданной точке пространства, а dE есть энергия поля, заключенного в данном объеме в рассматриваемый момент времени[4] При этом, ε есть диэлектрическая постоянная среды, в которой распространяется излучение. В оптическом диапазоне спектра частоты электромагнитных колебаний настолько высоки, что непосредственное измерение модуля этого вектора (в отличие от радиотехники) невозможно. Современными техническими средствами обеспечивается лишь усреднённое значение этой величины в интервале времени, характеризующемся инерционностью приёмника излучения. Эффекты взаимодействия излучения с веществом, в том числе и с приемником излучения, лежащие в основе выработки несущего информацию сигнала, определяются именно поглощенной энергией излучения, а не напряженностью электромагнитного поля. Переход на использование в теоретической оптике энергетических характеристик поля привёл бы к нелинейности уравнений, что лишило бы оснований использование принципа суперпозиции, как базового принципа, позволяющего объяснить многие оптические явления. Кроме того, уравнения Максвелла, позволяющие вычислить значения Е не учитывают в явном виде ни геометрии поля излучения, ни его фотометрических характеристик, и потому современная теория оптических приборов не использует математического аппарата теории Максвелла во всей полноте.[5] Будучи ориентированной на практику, теория оптических приборов продолжает базироваться на использовании геометрической оптики и закона сохранения энергии. Существует официально признанная совокупность терминов, описывающих энергетические характеристики поля излучения [6]. В связи с этим теоретик светового поля Гершун говорил:
Теория светового поляИсходной энергетической характеристикой поля излучения является «спектральная плотность энергетической яркости»
обозначающая долю энергии излучения, лежащую в единичном интервале длин волн, проходящей за единицу времени через перпендикулярную распространению излучения площадку единичной площади и распространяющуюся в пределах единичного телесного угла. (см. рис.)Если добавить к этому еще и ориентацию плоскости поляризации, то совокупность значений спектральной плотности яркости исчерпывающим образом описывает поле излучения. Спектральная плотность яркости есть скаляр, величина которого зависит от ориентации в пространстве нормали к площадке dS. Откладывая в желаемом масштабе значения B(λ) по разным направлениям нормали при различной ориентации площадки, получаем тело спектральной плотности яркости, как исходную характеристику поля неполяризованного излучения для данной точки поля излучения. Фотометрические измеренияФото́метр — прибор для измерения каких-либо из фотометрических величин, чаще других — одной или нескольких световых величин. При использовании фотометра осуществляют определённое пространственное ограничение потока излучения и регистрацию его приёмником излучения с заданной спектральной чувствительностью. Освещённость измеряют люксметрами, яркость — яркомерами, альбедо — альбедометрами, световой поток и световую энергию — с помощью фотометра интегрирующего. Приборы для измерения цвета объекта называют колориметрами. В фотографии и кинематографе световые величины измеряются фотоэкспонометром. См. такжеПримечания
|
Portal di Ensiklopedia Dunia
