Закон освещенности

Канделла – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540.1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Световой поток (Ф) – определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью). Если сила света может быть определена тогда: , то, в свою очередь световой поток определится через силу света: , где – телесный угол, в котором распространяется данный поток. Единица светового потока – люмен (лм); – световой поток, испускаемый точечным источником силой света в внутри телесного угла (при равномерности поля излучения внутри телесного угла) - .

Светимость (R) – определяется соотношением: . Единица светимости – .

Яркость (L) светящейся поверхности в некотором направлении φ – есть величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

.

Единица яркости – кд/м².

Осв е щенность (Е) – величина, равная отношению светового потока , падающего на поверхность, к площади S этой поверхности: . Единица освещенности – люкс (лк): – освещенность поверхности, на которой падает световой поток в 1 лм (). Для удобства сопоставим все световые и энергетические единицы в таблице.

Закон Ламберта

Для многих светотехнических расчетов можно считать некоторые источники точечными, т.е. пренебрегать их размерами по отношению к расстояниям, на которых наблюдается их действие. Однако многие из этих источников настолько велики, что мы можем при обычных расстояниях наблюдения глазом различать их форму; другими словами, размеры поверхности источника лежат в пределах способности глаза или инструмента отличать протяженный предмет от точки. По отношению к таким источникам, составляющим громадное большинство, имеет смысл определения понятия поверхностной яркости (или просто яркости), неприменимого к источникам, лежащим за пределами разрешающей способности (например, к звездам). Поверхностная яркость есть величина, характеризующая излучение светящейся поверхности по данному направлению, определяемому углом с нормалью к светящейся поверхности и из данной области поверхности.

Яркость – величина, зависящая от направления; однако для некоторых источников она может от направления не зависеть. Такие источники называются источниками, подчиняющимися закону Ламберта. Строго говоря, таким источником является абсолютно черное тело; матированная поверхность или мутная среда, каждый участок которых рассеивает свет равномерно во все стороны, служат более или менее хорошими подобиями ламбертова источника. Такие среды можно назвать идеально рассеивающими, если они подчиняются закону Ламберта. Следовательно, для источника, подчиняющегося закону Ламберта (), можно записать:

,

где – угол между нормалью к светящейся поверхности и выбранным направлением.

Определим освещенность, которую создает точечный источник света, сила которого равна , на поверхности, отстоящей от источника на расстоянии , рис.7. – угол между направлением падающего луча и нормалью к освещаемой поверхности (угол падения).

Освещенность по определению: , а . Телесный угол определяется:

,

отсюда:

.

Таким образом, мы получили закон освещенности, создаваемой точечным источником света: Освещенность, создаваемая точечным источником света, зависит от силы света, расстояния между источником и освещаемой поверхностью и от угла падения лучей: