В каких единицах измеряется световой поток: что это такое, понятие яркости и освещенности, применение фотометра

какие параметры яркости света естественного освещения

Содержание

1. Основные характеристики света
2. Свойства
3. Понятие освещенности
4. Единицы измерения
5. Кандела
6. Люмен
7. Люкс
8. Ватт
9. Как перевести одни единицы измерения в другие
10. Особенности определения освещенности
11. Для светодиодных приборов
12. Устройства для измерения
13. Нормы и требования к освещенности

Проектировщику жилых и производственных помещений, инспектору охраны труда и многим другим специалистам нужно знать, в чем измеряется освещенность. Этот параметр должен находиться в пределах, установленных нормативными документами. Тогда люди чувствуют себя комфортно и могут полноценно выполнять свои профессиональные обязанности.

Основные характеристики света

Светом называют видимое электромагнитное излучение.

Его характеристиками являются:

1. Длина волны.
2. Световой поток.
3. Цветовая температура.
4. Индекс цветопередачи.
5. Коэффициент пульсаций.

Человеческий глаз воспринимает свет с длиной волны от 360 до 830 нм.

От этой характеристики зависит цвет излучения:

• 360-440 – фиолетовый;
• 440-480 – синий;
• 480-510 – голубой;
• 510-550 – зеленый;
• 550-575 – желто-зеленый;
• 575-585 – желтый;
• 585-620 – оранжевый;
• 620-770 – красный.

В большинстве случаев приходится иметь дело со светом, сочетающим в себе волны разной длины. Его спектральный состав характеризуют цветовой температурой, измеряемой в кельвинах (К):

Свет холодных оттенков бодрит и создает рабочее настроение, теплый – воспринимается как уютный, расслабляющий.

Также от спектрального состава зависит коэффициент искажения цвета. Его обозначают буквами Ra и измеряют в процентах. Чем ниже этот показатель, тем сильнее искажаются цвета. У естественного цвета Ra = 100%, т. е. искажение полностью отсутствует. Комфортным считается излучение с Ra не менее 80%.

Световой поток – это энергетическая характеристика. Она показывает мощность излучения по воздействию на человеческое зрение. Данное понятие обозначает суммарную выделяемую энергию без учета направления распространения.

Коэффициент пульсаций – одна из главных характеристик искусственных источников. Она показывает, на сколько процентов отклоняется поток света от среднего значения при мерцании.

Причиной пульсаций является циклическое изменение силы переменного или выпрямленного тока в цепи. Чем ниже инерционность лампы, тем сильнее она мерцает.

Человек может не замечать пульсаций, но они оказывают на него скрытое воздействие – повышают утомляемость, способствуют появлению головных болей и т. д.

Свойства

Основными свойствами света являются:

1. Способность к отражению. Встретившись с непрозрачной поверхностью, луч меняет направление. Углы падения и отражения равны.
2. Преломление. На границе двух прозрачных сред луч меняет направление по той причине, что скорости распространения света в этих материалах отличаются. С увеличением разности между ними возрастает и угол преломления.

Понятие освещенности

Освещенностью называют величину светового потока, приходящуюся на единицу площади поверхности. С удалением от источника эта величина уменьшается пропорционально квадрату расстояния.

Освещенность рабочих поверхностей, например крышки стола в офисе, должна находиться в установленных нормативными документами пределах. При таких условиях глаза не страдают от перенапряжения, человек с комфортом читает и пишет.

Единицы измерения

Для связанных со светом физических величин в Международной системе СИ введены единицы измерения. В них нужно разбираться, чтобы уметь правильно выбрать лампу.

Кандела

В канделах измеряют силу света, т. е. пространственную плотность светового потока в пределах телесного угла. Название единицы происходит от латинского слова candela, что переводится как «свеча». Сокращенное обозначение – кд.

Сила света показывает сосредоточенность потока на некотором направлении, так же как плотность – концентрацию массы в единице объема. Это важная характеристика для фонарей с фокусирующим приспособлением – линзой или отражателем.

Лучи разной ширины могут иметь равный световой поток, но более узкий окажется сильнее, а значит, полезная производительность у него будет выше.

Силой в 1 кд обладает источник, генерирующий в пределах телесного угла в 1 стерадиан (примерно 65,5°) излучение мощностью 1/683 Вт с длиной волны 540 нм (зеленое).

К свету с другой длиной волны глаз менее восприимчив, поэтому требуется применение поправочных коэффициентов.

Важной характеристикой фонарей и прожекторов является кривая силы света. Она отображает распределение данной величины в пространстве.

Число кандел в единице площади поперечного сечения лучевого пучка называют яркостью. Также применяют термин «плотность света». Единица измерения – кд/м². При неизменной силе света этот показатель снижается с увеличением расстояния до источника.

Люмен

В люменах измеряют поток света. Краткое обозначение – лм. Поток в 1 лм испускается источником силой 1 кд в пределах телесного угла в 1 стерадиан. Таким образом, в сумме такой излучатель дает 4 люмена.

Световой поток – главная характеристика лампочки. По этому показателю судят о ее яркости. Приобретая новый прибор взамен сгоревшего, в первую очередь проверяют информацию о количестве люменов на упаковке.

Люкс

Люкс – единица измерения для освещенности. Сокращенное обозначение – лк. Освещенность в 1 лк наблюдается в том случае, если на участок поверхности площадью 1 кв. м падает поток в 1 лм.

Ватт

В ваттах (Вт) выражают количество энергии, перенесенной излучением за единицу времени. Но в этом качестве данную единицу измерения используют только в научных целях.

В быту и промышленности в ваттах измеряют электрическую мощность, потребляемую светильником. Рассматривать эту величину как показатель яркости лампочки можно только при сравнении однотипных приборов.

Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт испускает световой поток в 1300-1500 лм, на 150 Вт – примерно 2000 лм. Люминесцентная на 26 Вт – 1600-2000 лм, на 50 Вт – около 4000 лм.

Как перевести одни единицы измерения в другие

Чтобы перевести ватты в люмены, нужно знать светоотдачу излучателя. Еще этот параметр часто называют энергоэффективностью. Он показывает число люменов, излучаемое прибором на 1 Вт потребленного электричества.

Для разных ламп светоотдача составляет (лм/Вт):

• накаливания – 15;
• люминесцентной – до 80;
• светодиодной – 120.

Показатель тем выше, чем ниже потери на выделение тепла.

Особенности определения освещенности

При проведении измерений следят за тем, чтобы в исследуемой зоне не было тени от людей или предметов. Уровень запыленности воздуха должен быть таким же, какой наблюдается в повседневности.

Для светодиодных приборов

Измерение параметров LED-источника проводят после 2 часов его непрерывной работы. Это позволяет получить объективный результат без искажений. Для повышения точности рекомендуется провести несколько замеров.

Устройства для измерения

Для количественной оценки освещенности используют специальный прибор – люксметр.

Главными его составляющими являются:

1. Встроенный или выносной датчик с фотоэлементом.
2. Преобразователь.
3. Индикатора в виде шкалы со стрелкой (аналоговые модели) или жидкокристаллического дисплея (цифровые).

Фотоэлемент изготовлен из полупроводников. При попадании света на его поверхность он генерирует ток, величина которого прямо пропорциональна интенсивности излучения. Далее электрический сигнал обрабатывается преобразователем и подается на индикатор.

На показания прибора влияет спектральный состав излучения. При выполнении измерений в условиях естественного и искусственного освещения результаты будут разными.

У недорогих моделей погрешность может превышать 10%, поэтому полученные данные корректируют с помощью поправочных коэффициентов, учитывающих тип освещения.

Дорогие люксметры лишены этого недостатка. Они оснащены оптическими фильтрами, в силу чего воспринимают свет подобно человеческому глазу.

Дополнительно в комплекте есть насадки для измерения интенсивности излучения, падающего под углом. Специальное приспособление позволяет проверить правильность показаний прибора.

Помимо люксметра, используют яркомер – устройство для измерения яркости. Выпускают комбинированные модели, сочетающие в себе обе функции. Дополнительно может присутствовать модуль для измерения пульсаций – пульсметр.

Для фотографов разработано специализированное оборудование:

1. Экспонометр. Оценивает освещенность снимаемых объектов, на основании чего подбирают выдержку и сечение диафрагмы.
2. Флешметр. Прибор измеряет мощность вспышки и длительность ее импульса.

Нормы и требования к освещенности

Оптимальные фотометрические показатели прописаны в следующих документах:

1. ГОСТ Р 54944-2012. Здесь описаны методы проведения измерений в производственных помещениях и на открытом воздухе, в т. ч. на автодорогах.
2. СП 52.13330.2016, СНиП 23-0-2010, СНиП 23-05-95. Здесь указаны нормы освещенности для различных помещений и рабочих площадок вне зданий.

Согласно перечисленным документам, удельный световой поток в лк составляет:

• в подвалах, проходах на чердак и на лестницах – 20;
• в коридорах и ванных комнатах – 50;
• в кухнях, жилых комнатах и залах для фитнеса – 150;
• в детских – 200;
• в производственных цехах, где выполняют шлифовку поверхности изделий – 300;
• в торговых залах универсамов – 400;
• в аудиториях университетов – 400;
• в операционной – 500.

Коэффициент пульсации тоже нормируется:

• в кухне – не более 25%;
• в жилых помещениях и на большинстве офисных рабочих мест – до 20%;
• в аудитории учебного заведения, магазине и операционной – не выше 10%;
• при работе с ПК – до 5%.

При частоте пульсаций свыше 300 Гц, а также в местах временного пребывания людей (лестницы, коридоры и т. д.) допускается любой коэффициент. Эти нормы прописаны в документах ГОСТ 17677-82, СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 и др.

Результатом пульсаций света может стать т. н. стробоскопический эффект. Он состоит в том, что при взгляде на вращающийся шпиндель станка или иной подобный узел возникает иллюзия его неподвижности.

Это может привести к травме, поэтому на производственных участках промышленных предприятий параметры пульсации света нормируются более строго.

Единица измерения освещенности

Осветительные приборы различаются между собой конструкцией, физическими свойствами и техническими характеристиками. Параметры световых приборов вызывают множество вопросов и споров, особенно единица измерения освещенности. Нередко ее путают с другими понятиями, например, с силой света или яркостью. Кроме того, многие потребители покупают осветительные приборы, ориентируясь на величину суммарного светового потока, без учета тепловых и световых потерь.

Содержание

Что такое освещенность

Понятие освещенности тесно связано с величиной светового потока, измеряемого в лабораториях при помощи специального оборудования. Сама освещенность может быть определена самостоятельно, и ее величина учитывается соответствующими СНиПами. Для вычисления этого параметра пользуются световым потоком, измеряемым в люменах, находящийся в соотношении с площадью освещаемой поверхности. Он должен падать на поверхность под углом 90 градусов. Освещенность измеряется в специальных единицах – люксах (лк).

Величина светового потока оказывает непосредственное влияние на физическое и психологическое состояние человека. Слишком слабое освещение угнетает головной мозг, а слишком яркое, наоборот, действует возбуждающе на мозговые процессы. Подобное негативное влияние вызывает преждевременный износ организма, пагубно влияет на органы зрения.

Поэтому при составлении проекта освещения и размещения приборов освещения обязательно используется коэффициент запаса, учитывающий вероятное падение освещенности в процессе эксплуатации. Постепенно оптические компоненты изнашиваются, загрязняются, что приводит к снижению яркости искусственного света. Кроме того, происходит снижение коэффициента естественной освещенности, поскольку отражающие свойства окружающих предметов постепенно изменяются.

Освещенность в первую очередь измеряется на рабочем месте. Одновременно определяются звуковые колебания, учитывается степень загрязненности, электромагнитное и даже гамма излучение. Результаты замеров позволяют создать наиболее оптимальные условия труда, в соответствии с санитарными нормами и правилами.

В каких единицах измеряется освещенность

На единице измерения освещенности следует остановиться более подробно. Общепринятой единицей считается люкс, представляющий собой такую освещенность, когда на поверхность площадью 1 м² происходит падение светового потока в 1 люмен.

Сколько же освещенности фактически включает в себя единица измерения 1 люкс? С этой целью нужно сравнить между собой несколько стандартных параметров, основанных на человеческой физиологии, закрепленных строгими медицинскими правилами и государственными стандартами. Без их соблюдения невозможно утверждение любого строительного проекта.

Степень освещенности в 1 лк создается обычной свечой, расположенной на расстоянии 1 м от освещаемой поверхности. С помощью этого нехитрого приспособления вполне возможно с достаточно высокой точностью откалибровать самодельный измерительный прибор – люксметр.

В качестве примеров для сравнения можно взять несколько известных видов освещенности.

• Яркий солнечный свет в полдень составит 100-140 тыс. лк
• Небо без туч днем – 6200 лк
• Настольная лампа, освещающая стол – 500 лк
• Освещенность в тени в солнечный день – 430 лк
• Наступление сумерек в вечернее время – 70 лк
• Начало ночи с лунным освещением – 1,5 лк.

Источники освещения и поверхности, отражающие свет, не всегда выглядят в виде отдельно взятых точек. Если органы зрения способны различить их форму, то речь пойдет об еще одной фотометрической величине, известной как яркость. Ее физические свойства похожи на силу света, однако в данном случае это отношение не будет абсолютным. Оно соразмеряется с площадью, которую имеет отражающая или излучающая поверхность.

Яркость, как физическое понятие, является единственной фотометрической величиной, которую может нормально воспринимать человеческий глаз. Она наглядно проявляется в свойствах крупных источников света, состоящих из большого количества точечных излучателей. При условии их одинаковой яркости, общий свет большого прибора освещения будет восприниматься единым целым.

Перечень основных единиц измерения

Существует несколько основных единиц измерения, тем или иным образом характеризующих параметры света. Среди них наиболее известными и распространенными являются следующие:

• Световой поток. Представляет собой мощность излучения света. Это видимый спектр излучения, связанный со световым ощущением, воспринимаемым человеческим глазом. Данная величина измеряется в люменах (лм). Например, световой поток, излучаемый 100-ваттной лампой накаливания, составляет 1350 лм, а люминесцентной лампой ЛБ40 – 3200 лм.
• Сила света. Плотность светового потока относительно окружающего пространства. По своей сути является пропорцией, где световой поток соотносится с телесным углом, в пределах которого происходит равномерное распределение излучения. Единица измерения – кандела (кд).
• Освещенность. Световой поток, падающий на поверхность, обладает поверхностной плотностью. Он равномерно распределяется и соотносится с площадью освещаемой поверхности. Единицей измерения служит – люкс (лк), равный 1 лм/1 м².
• Яркость. Представляет собой силу света с поверхностной плотностью в установленном направлении. Единица измерения – кд/м².
• Светимость. Световой поток, испускаемый поверхностью с плотностью, представляющей собой отношение светового потока и площади светящейся поверхности. Единица измерения – 1 лм/м².

Приборы для измерения уровня освещенности

Уровень освещенности измеряется прибором – люксметром. Это небольшое переносное устройство работает примерно так же, как и фотометр. Поток светового излучения попадает на полупроводниковый фоточувствительный элемент и начинает отрывать от него электроны, приходящие в упорядоченное движение. В результате, происходит замыкание электрической цепи. При этом, величина силы тока находится в пропорциональной зависимости с интенсивностью освещения фотоэлемента и отображается на шкале аналоговых устройств.

В настоящее время практически не осталось приборов со стрелками, им на смену пришла цифровая измерительная аппаратура. Каждый люксметр оборудован жидкокристаллическим дисплеем и фоточувствительным датчиком, расположенным в отдельном корпусе. Для соединения между собой этих двух деталей применяется гибкий провод.

Перед началом замеров освещенности люксметр устанавливается в горизонтальное положение. Современные ГОСТы требуют, чтобы для измерений использовались разные точки помещения в соответствии с установленной схемой. Естественное и искусственное освещение замеряется отдельно. При выполнении процедуры не допускается попадания на прибор даже малейшей тени. Не должно быть поблизости и любых источников электромагнитных волн. Все эти факторы могут создать помехи и повлиять на результаты измерений.

Полученную величину освещённости необходимо сравнить с параметром, установленным ГОСТом. На основании этих данных делаются выводы о достаточной или недостаточной освещенности какого-либо помещения или территории. После проведения испытаний составляется оценочный протокол.

Освещенность и светодиодные приборы

В процессе освещения светодиодами выделяется большое количество тепла. Для его рассеивания применяются теплопроводящие конструкции из алюминия, охлаждающие ребра и другие элементы, которые являются нейтрализаторами действия тепла. Создавая новые светильники, специалисты обязательно учитывают взаимную связь между освещенностью и потерями тепла.

Эксплуатационные сложности появляются, когда температура повышается свыше 50 градусов. В связи с этим замеры следует проводить примерно через два часа после начала работы светодиодных ламп. Чтобы исключить погрешность, измерение освещенности выполняются периодически, на протяжении всего рабочего дня. Подобные исследования рекомендуется проводить не реже 1 раза в течение года.

Измерение света – оптография

СВЕТ :

Свет – это электромагнитное излучение, которое может быть обнаружено человеческим глазом. Электромагнитное излучение возникает в чрезвычайно широком диапазоне длин волн, от гамма-лучей с длиной волны менее приблизительно 1 × 10−11 метров до радиоволн, измеряемых в метрах.

  В светотехнической промышленности используется несколько различных единиц измерения света, в зависимости от того, какая информация необходима.

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных единиц и терминов:

Поток (Luminous Flux) — Инициируя из лат -поток. поток, поток — это количество энергии, излучаемой светом в секунду, измеряемое в люменах (лм).

Когда дело доходит до освещения, вам необходимо учитывать ватты (Вт) (потребляемая энергия) и люмены (лм) (яркость). Или потребление электроэнергии по сравнению со светоотдачей. Люмены взвешиваются для человеческого восприятия, а ватты — нет.

Люмен (лм) – Единица светового потока в СИ, это единица светового потока.

Ватт (Вт) – Единица измерения электрической мощности, это радиометрическое измерение.

Интенсивность света – Количество видимого света, излучаемого в единицу времени на единицу телесного угла.

Кандела (кд) – Основная единица силы света в системе СИ. Это единица силы света источника света в определенном направлении. 1 люмен = 1 кандела x стерадиан (единица телесного угла в системе СИ).

Освещенность – 92 = 1 нит

Нит (нт) – Название единицы яркости.

Для облегчения понимания представьте себе лампу, излучающую свет.

Свет из лампы измеряется в Lumens (мера интенсивности света)

, который выпадает на поверхность, выражается как Lux

0003 Человеческий глаз видит это визуально с точки зрения яркости или яркости, которая измеряется в канделах

 В целом, радиометрия — это наука об измерении электромагнитного излучения. Что касается оптики, то это относится к обнаружению и измерению световых волн в оптической части электромагнитного спектра (инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый). Радиометрия включает в себя также характеристику распределения абсолютной мощности излучения.

Почему важна радиометрия?

Радиометрия охватывает широкий спектр потребностей в восприятии и измерении света.

4 Обычно используемые геометрические описания в радиометрии

Основная единица радиометрии называется Лучистый поток .

1. Лучистый поток/мощность –   Лучистый поток, выраженный в ваттах, можно определить как общую оптическую мощность источника света. Его также можно определить как скорость потока лучистой энергии. Вы можете думать об этом как об общем количестве света, излучаемого лампочкой.

2. Интенсивность излучения – Интенсивность излучения также измеряется в ваттах и ​​представляет собой количество потока, испускаемого через известный телесный угол.

3. Излучение – Измеряемое в ваттах на квадратный метр, излучение представляет собой измерение лучистого потока на известной площади поверхности.

4. Излучение – Измеряется в ваттах на квадратный метр Стерадиан, излучение – это мера интенсивности излучения, излучаемого с единицы площади источника.

Фотометрия — это подвид радиометрии, применимый только к видимой части электромагнитного спектра. В то время как радиометрия фокусируется на измерении энергии излучения с точки зрения абсолютной мощности, фотометрия учитывает реакцию человеческого глаза и фокусируется на измерении света с точки зрения воспринимаемой яркости.

Фотометрия — «наука об измерении интенсивности света», где «свет» относится к общему интегрированному диапазону излучения, к которому чувствителен глаз.

Почему важна фотометрия?

Фотометрия измеряет видимый свет с точки зрения человека.

Общие области применения фотометрии:

Как и в случае с радиометрией, применение фотометрии также разнообразно. Он используется в ряде отраслей для проверки интенсивности света, излучаемого дисплеями, приборными панелями, приборами ночного видения и многим другим.

Основной единицей фотометрии является люмен. Photometry consists of four basic concepts :

1. Luminous flux – Measured in lumens, luminous flux is the measurement of total perceived power emitted in all направления источником света.

2. Сила света – Сила света, измеряемая в канделах, представляет собой количество света, излучаемого источником в определенном направлении.

3. Освещенность – Измеряется в люменах на единицу площади, освещенность относится к количеству света, падающего на поверхность. Освещенность также может быть выражена в фут-канделях. 4. Яркость – Измеряемая в канделах на квадратный метр или нит, яркость представляет собой общий свет, излучаемый или отраженный от поверхности в заданном направлении. Он показывает, насколько ярко мы воспринимаем

результат взаимодействия падающего света и поверхности.

  Спектрометрия – Измерение длины волны,

Спектрометрия известна наукой и использованием спектрометров для измерения и анализа. Это изучение взаимодействий между светом и веществом, а также реакций и измерений интенсивности и длины волны излучения.

На приведенной ниже диаграмме показано, как спектрометрия используется для анализа образца –

Спектрометрия использует:

В астрономии мы можем использовать уникальные спектры для определения химического состава космических объектов.

Мы также можем использовать его для определения свойств космических объектов: главным образом их температуры, а также их скорости.

Применяется для скрининга метаболитов, а также для анализа и улучшения структуры лекарств.

Спектрорадиометрия – это «измерение световой энергии на отдельных длинах волн в пределах электромагнитного спектра. Его можно измерить по всему спектру или в определенном диапазоне длин волн».

Две основные концепции спектрорадиометрии: Спектральное излучение – Яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Единицей СИ для спектральной яркости является ватт на квадратный метр, стерадиан нанометр.

Спектральное излучение – Освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны. Единицей СИ для спектральной освещенности является ватт/кубический метр.

Как измерить интенсивность света:

Расчет интенсивности света зависит от источника света и направления, в котором он излучает свет. Количество света, падающего на поверхность, называется освещенностью и измеряется в люксах.

In photometry,   luminous intensity   is a   measure   of the radiant power emitted by an object in a particular direction and is dependent on the wavelength of излучаемый свет.

Самое важное с точки зрения измерения интенсивности света – это фактическое количество люменов, падающих на конкретную поверхность.

Измерение уровней освещенности

поток — общий световой поток. С ваттами, относящимися к абсолютной мощности, и люменами, взвешенными для человеческого восприятия.

Инструменты используемых для измерения света:

1. Фотометр:

Фотометр — это прибор, который измеряет интенсивность света. Его можно определить как прибор, измеряющий видимый свет.

Два типа фотометров:

• Измерители яркости – Определить видимую энергию источника. Измерения яркости используются для таких продуктов, как светофоры и автомобильные задние фонари.
• Измерители освещенности – Измерение видимой энергии, падающей на поверхность объекта.

2. Интегрирующая сфера:

«Интегрирующая сфера собирает электромагнитное излучение от источника, полностью внешнего по отношению к оптическому устройству, обычно для измерения потока или оптического ослабления».

Integrating Sphere Fundamentals and Applications

3. Спектрометр:

функцию длины волны, считывать и отображать ее на компьютере».

4. Экспонометр:

Экспонометр — это устройство, используемое для измерения уровня освещенности. Уровень освещенности — это количество света, измеренное в плоскости.

Facts of Light Часть 3: Осмысление световых мер Санджая Джоши

Большое количество
путаница в измерениях света возникает из-за того, что
существует несколько различных способов измерения света. Много
термины используются для измерения аспектов освещения, и простой
круиз по Интернету проведет вас через множество
такие термины, как: люмены, люксы, сила свечи, фут-свечи, ламберты,
фот, нит, освещенность, индекс цветопередачи
(CRI), Кельвин и плотность потока фотосинтетических фотонов (PPFD),
среди прочих. Почему существует так много мер для описания света?
В этой статье разберемся с этим изобилием освещения.
меры.

Существуют в основном три категории
легкие меры, основанные на конкретном применении и интерпретации,
каждый со своим набором терминов.

1. Вспомним, что свет — это форма излучения, и, следовательно,
может быть измерена как лучистая энергия с использованием мер, основанных на энергии.
Эти единицы измерения света называются радиометрический
мер света.

2. Свет также используется для визуального освещения,
следовательно, свет также может быть измерен для этого приложения на основе
о том, как человеческий глаз воспринимает свет. Меры света
на основе зрительного восприятия называются фотометрическими мерами ,
и, безусловно, являются наиболее часто используемыми и доступными показателями.
потому что они используются крупной осветительной промышленностью.

3. Форма измерения, которой мы, рифовщики, пользуемся
беспокоит фотосинтетически доступное излучение
(PAR) , который измеряет количество фотосинтетически
полезных фотонов и подробно обсуждалось в части
II.

Существует два основных способа измерения освещенности: 1) в
источника и 2) на поверхности освещаемого объекта.

Количество света в источнике называется потоком и
измеряется как «количество» в единицу времени. Это
очень похоже на измерение расхода насоса в галлонах/ч
или литров/мин. Мы можем думать об источнике света как о насосе, излучающем
излучения и измерить эту насосную способность во времени. Это
представляет собой общий световой поток от источника на единицу
времени. Что представляет собой эта измеренная «количество», зависит
от того, интерпретируется ли свет с помощью радиометрических, фотометрических
или стандарты фотосинтеза.

Свет, излучаемый источником, в конечном итоге падает на
объект, и мы можем измерить количество света, падающего
на заданную область объекта. Эта величина измеряется
на единицу площади и измеряет плотность света на единицу
площадь.

Свет исходит в нескольких направлениях, и мы можем либо
измерять это независимо от направления, с которого оно
приходит, или измерять его в заданном направлении. При измерении
свет в заданном направлении, полезно визуализировать
свет, излучаемый со всех сторон в сфере. Эта сфера
можно разбить на конусы, вершина которых находится в центре
сферы с конусом, заданным телесным углом при
вершина. Таким образом, свет можно измерить как количество
поток, заключенный в таком конусе и измеренный на единицу угла.
Используемая единица измерения угла называется стерадиан (по аналогии с радианом).
в трех измерениях). Полная сфера имеет 4p
стерадианцы.

Различные количества, используемые в свете
измерения и их единицы измерения приведены в
приведенную ниже таблицу, и будет обсуждаться более подробно.

Радиометрическое измерение света

Поскольку свет представляет собой лучистую энергию ,
энергия измеряется в типичных единицах энергии — джоулях
(Дж).

Лучистый поток , также называемый мощностью излучения.
расход лучистой энергии. Он измеряется в терминах
единицы мощности, называемые ваттами, которые в основном являются мерой
энергии в единицу времени. 1 ватт = 1 джоуль/сек.

Интенсивность излучения — лучистый поток на единицу
телесный угол и измеряется в ваттах/стерадианах. Сияющий
интенсивность не зависит от расстояния, потому что она измеряет
только количество лучистого потока, содержащегося в конусе с
угол при вершине равен одному стерадиану.

По мере удаления от источника распространение конуса увеличивается
поэтому интенсивность излучения падает на большую поверхность. Таким образом,
плотность света, падающего на поверхность, уменьшается по мере
площадь увеличивается (по закону обратных квадратов для
точечный источник), даже если угол при вершине конуса
не изменить. Это измеряется как сияние. Сияние
— плотность потока излучения на единицу телесного угла и измеряется
в Вт/м ² /стерадиан.

Если нас не волнует направление света и мы хотим
измерить свет, падающий на источник со всех сторон,
затем мы измеряем это как освещенность. Излучение , также
известная как лучистая плотность потока, представляет собой лучистый поток на единицу
площадь в точке на поверхности. Следовательно, его единицы выражаются
в ваттах/м ² или джоулей/сек/м ² .
Обозначается как Е.

Спектральная освещенность — энергетическая освещенность на единицу
интервал длин волн на длине волны λ.
Обозначается как E _λ
а его единицы выражены в ватт/м ² /нм.
Напомним, что обсуждаемый график спектрального распределения мощности
частично
II построен с использованием значений спектральной освещенности.

Фотометрические измерения

P термометрические измерения
ориентируется на то, как человеческий глаз воспринимает свет .
чувствительность человеческого глаза различна для разных
длин волн . В конце 1920-х годов Международная комиссия
de L’Eclairage (CIE), основанный на экспериментах с участием человека.
испытуемых, установили, как человеческий глаз реагирует на свет
на разных длинах волн. Человеческий глаз более чувствителен
к свету с длиной волны 555 нм (зеленый) и менее чувствителен к синему и
красные. Эта характеристика человеческого зрения установила
стандартная кривая отклика наблюдателя, известная как светящийся
функция эффективности для представления того, как реагирует человеческий глаз
светить на разных длинах волн. Согласно этому стандарту, извещатели
глаза по-разному реагируют на разные участки
спектра, а отклик масштабируется по отношению к пику
ценности.

Изменение спектральной характеристики глаза можно объяснить
наличием двух типов рецепторов палочек и колбочек,
в сетчатке. Колбочки активны при высоких уровнях освещенности и
наиболее плотно расположен в центральной части поля
Посмотреть. Спектральный отклик колбочек соответствует фотопик
кривая чувствительности. Палочки отвечают за зрение человека
при слабом освещении и преобладают в периферийном поле
зрения, вдали от нашей прямой видимости. Как уровни света
уменьшаются, колбочки становятся менее активными, а палочки становятся активными
с установившейся спектральной чувствительностью постепенно переключаясь
к Scotopic кривая отклика. Спектральный пик
чувствительность для фотопического зрения составляет 555 нм, а для
скотопическое зрение. Отсюда совершенно ясно, что человек
глаз считает свет с длиной волны 555 нм самым ярким, а голубые
и красные, как правило, менее яркие. Световая отдача
функции показаны на рис. 1.

Все фотометрические измерения света оценивают свет в терминах
этой стандартной зрительной реакции, описываемой светящимся
функции эффективности и, следовательно, все меры являются взвешенными.
Не все длины волн обрабатываются одинаково. Длина волны
при 555 нм присваивается вес 1, а остальные масштабируются
согласно этой функции. В соответствии с этой функцией свет
при длине волны 450 нм дается вес 0,038. Этот
объясняет, почему источник света с большим количеством излучения
в «синей» области будет иметь низкое значение, когда
с помощью фотометрических единиц.

Величины, используемые для фотометрических измерений, соответствуют
к тем, которые используются для радиометрических измерений, с основным
разница в том, что измерения оцениваются с
с учетом реакции человеческого глаза.

Световой поток количество излучения
поступающие из источника в единицу времени , оценено в
с точки зрения стандартного визуального ответа . Единица измерения: люмен (лм) .
Вы увидите, что большинство данных от осветительных компаний относятся к свету.
мощность в люменах. Думайте об этом как о сумме
свет, излучаемый лампой, воспринимаемый человеческим глазом.

Сила света — световой поток на
единица телесного угла в заданном направлении. Единица: кандела (кд) .
Одна кандела равна 1 люмен/стерадиан .

Освещенность — световой поток на единицу площади.
Измеряется в люксах (люмен/м ² )
или фут-кандел (люмен/фут ² ).
Свет, исходящий от лампы, используется для освещения предметов.
и количество света (измеряется в люменах), падающего на
определенная площадь объекта, обычно один квадратный метр, составляет
называется люкс. Когда мы измеряем эту же площадь в квадратных футах,
единица измерения – фут-канделя. Эти единицы часто используются в фотографии,
где нас интересует, сколько света падает на
предмет.

Перевод радиометрических единиц в фотометрические

Следующий метод используется для преобразования
между фотометрическими единицами и радиометрическими единицами. Как определено,
1 ватт = 683 люмен при 555 нм (пиковая фотопическая чувствительность) и
он масштабируется для других длин волн на основе светоотдачи.
Функция V (λ)
показано на рисунке 1.

Для определения уровня освещенности лампы используется спектральная освещенность.
на каждой длине волны (взято из спектрального распределения мощности)
в спектральном диапазоне (380-780нм) умножается на световую
функция эффективности на эквивалентных длинах волн. Затем все
из этих умноженных значений суммируются и умножаются на 683
чтобы найти общий световой поток в люксах. Как видите, преобразование
требует знания спектрального распределения мощности и
без этого нельзя.

До сих пор мы имели дело с метрическими единицами измерения. Для преобразования
к английским единицам или к другим системам измерения, подходящим
нужно делать преобразования. Эти преобразованные единицы часто
даны разные имена (тем самым добавляя путаницы)! Как
например, мы можем посмотреть на различные термины и единицы, используемые
для измерения яркости.

ЯРКОСТЬ:
1 лм/м ² /ср (люмен на кв.
метр на стерадиан)
знак равно
1 кандела/м ² (кд/м ² )
знак равно
1 нит
знак равно
10 ^-4 стильб (сбн) (или 1 кандела/см ² )
знак равно
90,290 x 10 ^-2 кд/фут ²

знак равно
π апостиль (asb)
знак равно
π x 10 ^-4 ламбертов (L)
знак равно
2,919 x 10 ^-1 фут-ламбертов
(фл)

Единицы измерения фотосинтеза

При содержании кораллов и растений мы должны
не заботиться о свете, как его видят люди, а скорее
как его видят растения и кораллы. С целью фотосинтеза,
свет называется Излучение, доступное для фотосинтеза
(ПАР) . Диапазон этого излучения идентичен человеческому.
может видеть в диапазоне 400-700 нм , но каждый фотон
обрабатывается равномерно 90 586 в этом измерении (в отличие от фотометрического
измерение, которое взвешивает фотоны в соответствии с тем, как
их видит человеческий глаз).

Причина, по которой ФАР вместо этого выражается в количестве фотонов
единиц энергии заключается в том, что реакция фотосинтеза протекает
место, когда растение поглощает фотон, независимо от
длина волны (при условии, что она лежит в диапазоне от 400 до
700 нм). То есть, если растение поглощает заданное количество синего
фотонов, количество происходящего фотосинтеза равно
точно так же, как когда такое же количество красных фотонов
впитывается. Обратите внимание, однако, что растение или коралл могут иметь
реакция поглощения, которая предпочтительно поглощает больше фотонов
определенных длин волн (подробнее об этом позже).

Отзыв из части
II, PAR измеряется как PPFD, который равен Эйнштейну/м ² /с.
или мкмоль/м ² /с. Один
Эйнштейн = 1 моль фотонов = 6,022 × 10 ²³
фотонов, следовательно, 1 мкЭйнштейна = 6,022×10 ¹⁷
фотоны.

Преобразование радиометрических единиц в PPFD

Если мы знаем спектральную освещенность на любой заданной длине волны
(мы можем получить это из спектрального распределения мощности), то
мы можем определить PPFD для данной длины волны, умножив
спектральная освещенность (Вт/м ² )
коэффициентом преобразования ватт в Эйнштейна для каждой длины волны
(напомним из части
I как преобразовать энергию на заданной длине волны в
количество фотонов). Чтобы вычислить общий PPFD по диапазону
400–700 нм, рассчитайте PPFD для каждой длины волны и суммируйте
в диапазоне 400-700 нм.

Резюме:

Есть три
основные формы измерения освещенности — радиометрические, фотометрические
и фотосинтез — и их можно измерить в источнике
или на объект, на который падает свет. Фотометрические измерения
получаются из радиометрических измерений путем факторизации
в ответ человеческого глаза, и не относиться ко всему излучению
одинаково. Фотосинтетические меры, с другой стороны, лечат
все излучения одинаково. Отправной точкой для всех этих мер
это спектральное распределение мощности, из которого все остальные объекты
можно вывести. Преобразование одного набора единиц в другие
просто невозможно, если только спектральное распределение мощности
известен.