Основные световые понятия и единицы

Теоретическая часть занятия

Лучистая энергия, вызывающая световое ощущение, называется оптическим излучением, а мощность такого излучения –световым потоком. Видимая часть солнечной радиации у поверхности Земли составляет 40 % и в спектре её электромагнитного излучения занимает узкий диапазон волн (от 760 до 400 нм). Глаз наиболее чувствителен к средней части видимого спектра и имеет максимальную чувствительность при длине волны 555 нм (переходный желто-зеленый участок спектра). Эта чувствительность принята за единицу. По мере приближения к красному и сине-фиолетовому участкам спектра чувствительность глаза резко снижается. Относительную чувствительность глаза к разным участкам спектра называют относительной видимостью.

Световой поток (F) – мощность лучистой энергии, оцениваемая глазом по производимому ею световому ощущению. Единица светового потока – люмен (лм) – световой поток, излу

чаемый точечным источником при силе света в 1 канделу (кд) в телесном угле в 1 стерадиан (ср); стерадиан – телесный пространственный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, длина которой равна радиусу сферы (рис. 12 А). Сила света (J) – пространственная плотность светового потока (часть светового потока) от источника света в данном направлении внутри определённого телесного угла. Единица силы света – кандела (кд) – сила света, излучаемая в перпендикулярном направлении от источника (абсолютно черного тела с площади 1/600000 м2 при температуре затвердевания платины).

Освещенность (E) – поверхностная плотность светового потока F, падающего на поверхность S, определяемая по формуле: E = F / S

Единица освещенности – люкс (лк) – освещенность поверхности площадью 1 м2 при падающем на неё световом потоке 1 лм.

Не всегда световой поток, падающий на освещаемую поверхность, полностью отражается от нее по направлению к глазу. Решающая роль в процессе видения принадлежит той части светового потока, которая, отражаясь от освещаемой поверхности, попадает на световоспринимающие элементы глаза, что и вызывает зрительное ощущение. Поэтому с точки зрения физиологии зрительного восприятия важен не падающий световой поток, а отраженный от освещаемой поверхности – яркость. Яркость (L) – величина светового потока, отраженного освещаемой или светящей поверхностью по направлению к глазу.

Единица яркости – кандела на квадратный метр (кд/м2) – яркость равномерно светящей плоской поверхности площадью 1 м2, излучающей в перпендикулярном к ней направлении силу света, равную одной канделе. Яркость определяется специальными приборами яркомерами и может рассчитываться для светильников в кд/м2 по формуле:

L = (Е • К) / π

где L – яркость, кд/м2;

Е – освещенность, лк;

К – коэффициент отражения (%);

π ≈ 3, 14 (число пи).

Соотношение световых величин показано на рис.12 Б.

Яркость светящейся поверхности зависит от испускаемой ею силы света, угла, под которым рассматривается объект или поверхность и от ее световых свойств, так как падающий на поверхность световой поток частично пропускается и поглощается телом, а частично отражается. При постоянстве освещенности яркость фона или предмета тем больше, чем больше его отра-жательная способность, т. е. светлота. Зависимость освещённости от значений яркости и светлоты показана на рис. 13. Отражательная способность окружающих нас предметов неодинакова. Оптимальным уровнем яркости при выполнении зрительных работ считается яркость 500 кд/м2.

Чрезмерно высокая яркость, вызывающая зрительный дискомфорт – слепимость, называется блёскостью. Различают блескость прямую (создается источниками света и осветительными приборами – светильниками, окнами), периферическую (от светящихся поверхностей, расположенных вдали от направления зрения), отраженную (от зеркальных поверхностей) при работе с металлом, стеклом, пластмассой и др.

Коэффициент отражения – отношение отраженного свето-

вого потока (Fотр) к падающему (Fпад), определяемое по формуле:

b = Fотр/ Fпад

Коэффициенты отражения зависят от цвета поверхности и принимаются следующими: белый цвет – 0, 7—0, 8; светлобежевый, жёлтый – 0, 5; цвет натурального дерева – 0, 4; зеленовато-голубой – 0, 3; голубой – 0, 25; светло-коричневый, цвет крови – 0, 15; коричневый, синий, фиолетовый – 0, 1.

Коэффициент светопропускания (Т) – отношение светового потока, прошедшего через среду (Fпроп), к падающему световому потоку (Fпад):

T = Fпроп/ Fпад

Этот коэффициент позволяет оценивать качество и чистоту оконных стёкол, осветительной арматуры. Стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете. Оно возникает при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в осветительных установках с газоразрядными источниками света, питаемыми переменным током.