?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

LOGO_vector.jpg         В предыдущем разделе мы отметили, что распространяющееся в пространстве электромагнитное поле переносит энергию. Для количественного описания этого процесса мысленно представим, что на пути волны расположена некоторая площадка. Пусть за время )t, через площадку протечёт энергия )W, отношение )W/)t, по своей природе, является мощностью энергетического потока через выделенную площадку. Для краткости её называют энергетическим потоком и обозначают Фэ. Понятно, что энергия W измеряется в обычных физических единицах, например джоулях, а энергетический поток, соответственно, в ваттах. Иногда вместо термина энергетический поток используют название лучистый поток, что то же самое. Заметим, что энергетическим потоком обладает любое электромагнитное поле: и радиоволны, и гамма излучение, и все остальные. Но для светотехники представляет интерес только то излучение, которое может восприниматься глазом человека, волны в иных спектральных диапазонах освещения не создают, и, следовательно, переносимая ими энергия в данном случае нас не интересует.
    В связи с этим целесообразно от энергетических величин перейти к иным, учитывающим только ту часть излучения, которую воспринимает глаз. Для этого кратко рассмотрим особенности зрительного восприятия человека.
pic2.1_OZV.jpg
Рис.2.1. Схема устройства глаза человека

   Устройство глаза  очень напоминает конструкцию цифрового фотоаппарата. У глаза есть объектив, его роль выполняют роговая оболочка и хрусталик. Есть диафрагма, способная изменять свой диаметр, подстраиваясь под уровень освещения - это радужная оболочка. Есть фоточувствительная матрица - сетчатка глаза, представляющая собой слой специальных нервных клеток (так называемых палочек и колбочек), содержащих пигмент родопсин (палочки) или иодопсин (колбочки), разлагающийся под воздействием света. Наконец часть нашего мозга принимает и обрабатывает информацию об изображении, формируемом хрусталиком на сетчатке, то есть выполняет функцию процессора. Интересно, что колбочки, расположенные ближе к центру сетчатки, способны различать цвета (за счёт того, что существует три разновидности иодопсина, обладающих повышенной чувствительностью к красному, зелёному и синему цветам, о чем мы подробнее поговорим несколько позже). Колбочки менее чувствительны и отвечают за дневное зрение. Всего их немногим более 7 миллионов, так что наша цветочувствительная матрица не так уж и велика, всего 7 мегапикселей, немного по современным фотографическим меркам. Зато палочек, более чувствительных (но не различающих цвет), у нас 130 миллионов. Пока 130 мегапикселей не имеет ни одна профессиональная фотокамера. Палочки расположены преимущественно на периферии поля зрения глаза и более чувствительны к слабому свету. Соответственно они обеспечивают сумеречное и периферийное зрение.
pic2.2_OZV.jpg

Рис.2.2. Кривая относительной видности излучения
  Поглощаемый светочувствительными клетками глаза свет вызывает разложение молекул пигмента. Эта фотохимическая реакция приводит к возникновению электрических импульсов на выходе клеток сетчатки. Чем больше мощность поглощаемого света, тем выше частота электрических импульсов в нервных окончаниях. Но свет разной длины волны, при одном и том же энергетическом потоке через зрачок глаза, вызывает различные зрительные ощущения (различные частоты импульсов в зрительных нервах). Другими словами, чувствительность глаза к свету зависит от длины волны этого света. Если рассматривать дневное зрение (определяемое в основном колбочками), то наибольшая реакция будет на свет с длиной волны 8=0,554 мкм (желто-зелёное излучение).  При увеличении или уменьшении длины волны чувствительность глаза падает, стремясь к нулю в длинноволновой части при 8=0,77 мкм, и в коротковолновой при  8=0,38 мкм. Кривую зависимости чувствительности глаза от длины волны излучения в относительных единицах V(8), принято называть кривой относительной видности излучения. Такая кривая для дневного зрения показана на Рис.2.2. Для сумеречного зрения спектральная кривая чувствительности имеет схожую форму, но сдвинута примерно на  0,05 мкм в коротковолновую область.
  По соглашению, принятому в 1924 г. международной осветительной комиссией, основной считается функция относительной видности дневного зрения. Именно она положена в основу построения системы световых величин и единиц измерения.
pic2.3_OZV.jpg
Рис.2.3. К определению понятия светового потока

  Переход от энергетических параметров излучения к световым рассмотрим на примере  лампы накаливания, спектр  которой показан красной пунктирной линией на Рис.2.3. Мы его уже видели в предыдущем разделе (Рис.1.4.). Здесь же сплошной синей линией показана кривая видности глаза. Как видим, излучение лампы занимает значительно более широкий диапазон длин волн, нежели зона, воспринимаемая человеческим зрением. Сплошной красной линией показано произведение спектральной энергетической плотности излучения лампы на кривую относительной видности глаза, фактически это спектр излучения, который эффективно воспринимается зрительной системой человека. Если посчитать площадь под этой кривой и поделить на площадь под кривой описывающей энергетический спектр лампы, то мы получим коэффициент использования излучения лампы kи. Аналогичным образом определяется кооэффициент использования для любого иного источника света.
  Световым потоком, по определению, называется мощность излучения, оцениваемая по световому ощущению, которое она производит. Из изложенного выше можно видеть, что световой поток Ф соотносится с энергетическим потоком Фэ в соответствии с формулой:
Ф = К*kи*Фэ,
где К – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц измерения.
  Световой поток принято измерять в люменах (лм или lm). Если энергетический поток выражен в ваттах (вт), то в этом случае коэффициент пропорциональноси К=283 лм/вт. Фактически это величина соотношения люмена и ватта для монохроматического излучения с длиной волны 8=0,554 мкм (для которого V(8)=1).
  Световой поток – основная фотометрическая величина, через которую определяются все остальные. С другой стороны полный световой поток – важнейший параметр, указываемый для большинства видов источников света. Ещё раз отметим, что это мощность света, излучаемая лампой по всем направлениям с учетом спектральной чувствительности глаза.

Продолжение следует.


promo avkost1955 march 31, 2018 18:30 133
Buy for 10 tokens
ПОПУЛЯРНАЯ СВЕТОТЕХНИКА Некогда существовавший сайт ПОПУЛЯРНАЯ СВЕТОТЕХНИКА был посвящен различным вопросам организации освещения, включая основные понятия фотометрии и светотехники, нормативные документы, регламентирующие требования к системам освещения, вопросы, на которые…

Comments

( 21 comments — Leave a comment )
super_kakadu
Nov. 28th, 2014 04:32 pm (UTC)
И ещё ррраз - спасибо.
avkost1955
Nov. 28th, 2014 08:38 pm (UTC)
Это вам спасибо за внимание:)
galeneastro
Nov. 28th, 2014 07:49 pm (UTC)
Интересно, что цвет возникает от того, что волны отражаемого им света имеют разную длину. Наименьшую - волны фиолетового цвета, а наибольшую – красного. Поэтому кажется, что красный цвет надвигается, а фиолетовый - удаляется, стремясь к нулю в длинноволновой части
avkost1955
Nov. 28th, 2014 08:40 pm (UTC)
Цвет очень не простое понятие, трёхмерное. Нам ещё предстоит про него вспомнить:)
galeneastro
Nov. 28th, 2014 08:53 pm (UTC)
О цвете - это очень интересно, спасибо!)
blogbaster
Nov. 28th, 2014 08:12 pm (UTC)
Привет друг, добра тебе))

Вспомнились лекции по физики)
avkost1955
Nov. 28th, 2014 08:39 pm (UTC)
Привет!
Это польза:)
omirage
Nov. 29th, 2014 06:46 am (UTC)
Очень интересно почитать.
Оптическая система вроде понятна, но изображение которое нам "кажется" отличается от реалий,
в силу ограничений графика на вашем рисунке 2.3.
Электронные приборы ограниченны в другом.
Медики до конца не разобрались как передается изображение, все не просто.
Спасибо за ваши статьи.
avkost1955
Nov. 29th, 2014 08:44 am (UTC)
Всё очень не просто. Здесь речь только об усрёднённых энергетических свойствах излучения с учётом чувствительности глаза. Восприятие цветовых свойств уже значительно сложнее. Настройка баланса белого, восприятие формы, распознавание изображени это уже совсем другие вопросы, касающиеся больше механизмов работы мозга.
Что касается рис.2.3. то там действительно показана лишь часть спектра излучения лампы, он (спектр) простирается ещё очень далеко в ИК область, но к световому потоку это уже не имеет отношения.
livejournal
Nov. 29th, 2014 01:42 pm (UTC)
140-ой дайджест
Пользователь super_kakadu сослался на вашу запись в своей записи «140-ой дайджест» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 01:49 pm (UTC)
140-ой дайджест
Пользователь vasily_sergeev сослался на вашу запись в своей записи «140-ой дайджест» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 01:54 pm (UTC)
140-ой дайджест
Пользователь udacha28 сослался на вашу запись в своей записи «140-ой дайджест» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 02:09 pm (UTC)
140-ой дайджест
Пользователь otevalm сослался на вашу запись в своей записи «140-ой дайджест» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 03:16 pm (UTC)
140-ой дайджест
Пользователь olenenyok сослался на вашу запись в своей записи «140-ой дайджест» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 03:16 pm (UTC)
140-ой дайджест
Пользователь karhu53 сослался на вашу запись в своей записи «140-ой дайджест» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 03:17 pm (UTC)
No title
Пользователь bono60 сослался на вашу запись в своей записи «No title» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 03:18 pm (UTC)
дайджест от super_kakadu
Пользователь logik_logik сослался на вашу запись в своей записи «дайджест от super_kakadu» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
livejournal
Nov. 29th, 2014 03:19 pm (UTC)
No title
Пользователь tiina сослался на вашу запись в своей записи «No title» в контексте: [...] http://avkost1955.livejournal.com/180577.html [...]
melkayasolnca
Dec. 6th, 2014 08:47 pm (UTC)
Конечно, мы проходили это<–i> - так или почти так - на физике и немного на анатомии, но чтобы столь концентрированно и содержательно... нет! Александр, огромное спасибо! Думаю, это немалый труд – столь доступно (насколько это возможно на таком уровне) изложить достаточно сложные и ёмкие явления. Сейчас в выходные, вновь добралась продолжить знакомство с теорией в Вашем изложении на свежую голову.и вновь очень признательна. Контрольную по оптике завалю, но базовые понятия отлично освежила! :)
avkost1955
Dec. 7th, 2014 08:32 pm (UTC)
Спасибо за вашу оценку.
livejournal
Jun. 25th, 2015 12:35 pm (UTC)
Оглавление постов по светотехнике.
Пользователь prvlad сослался на вашу запись в своей записи «Оглавление постов по светотехнике.» в контексте: [...] 2. Особенности зрительного восприятия.Переход к световым величинам. Световой поток [...]
( 21 comments — Leave a comment )

Profile

avkost1955
Александр

Latest Month

March 2018
S M T W T F S
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Tags

Powered by LiveJournal.com