ЧЕРТОВ А.Г. "ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН", 1977

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА / МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ

Энергетическая яркость (лучистость). Энергетическая яркость Вe - величина, равная отношению энергетической силы света ΔIе элемента излучающей поверхности к площади ΔS проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения, т.е.

Be = ΔIeS.

В случае если излучающая поверхность плоская и направление наблюдения перпендикулярно поверхности, тогда

Be = Ie/S, (12.18)

где Iе - энергетическая сила света излучающей плоской поверхности, S - площадь этой поверхности.

Положив в (12.18) Ie = 1 Вт/ср, S = 1 м2, получим единицу энергетической яркости:

Ватт на стерадиан-квадратный метр равен энергетической яркости равномерно излучающей плоской поверхности площадью 1 м2 в перпендикулярном к ней направлении при энергетической силе света 1 Вт/ср. Размерность энергетической яркости:

dim Be = MT-3.

Спектральная плотность энергетической светимости (спектральная плотность излучательности). Спектральная плотность энергетической светимости есть величина, равная отношению энергетической светимости dRe, соответствующей узкому участку спектра, к ширине этого участка dλ или dν, т.е.

rλ = dRe/dλ, (12.19)

если излучение характеризовать длиной волны, или

rν = dRe/dν, (12.20)

если излучение характеризовать частотой волны.

В соответствии с формулами (12.19) и (12.20) спектральная плотность энергетической светимости выражается в двух различных единицах:

и имеет две размерности:

Спектральная плотность энергетической освещенности (спектральная плотность облученности). Спектральная плотность энергетической освещенности есть величина, равная отношению энергетической освещенности dEe, соответствующей узкому участку спектра, к ширине этого участка dλ или dν, т.е.

eλ = dEe/dλ, (12.21)

если ширину участка спектра характеризовать интервалом длин волн dλ, или

eν = dEe/dν, (12.22)

если ширину участка спектра характеризовать интервалом частот dν.

Положив в этих формулах dEe = n Вт/м2, dλ = n м, dν = n с-1 найдем две единицы спектральной плотности энергетической освещенности:

Следовательно, спектральная плотность энергетической освещенности выражается в тех же единицах, что и спектральная плотность энергетической светимости. По формулам (12.21) и (12.22) получим две размерности спектральной плотности энергетической освещенности, совпадающие с размерностями спектральной плотности энергетической светимости.

Спектральная плотность энергетической силы света, (спектральная плотность силы излучения). Спектральная плотность энергетической силы света - величина, равная отношению энергетической силы света, соответствующей узкому участку спектра, к ширине этого участка dλ или dν. Из этого следует, что спектральная плотность энергетической силы света определяется двумя формулами:

iλ = dIe/dλ, (12.23)

если ширину участка спектра выражать через интервал длин волн dλ, и

iν = dIe/dν, (12.24)

если ширину участка спектра выражать интервалом частот dν.

Из формул (12.23) и (12.24) найдем две единицы спектральной плотности энергетической силы света:

Размерности спектральной плотности энергетической силы света:

dim iλ = LMT-3,

dim iν = L2MT-2.

Спектральная плотность энергетической яркости (спектральная плотность лучистости). Спектральная плотность энергетической яркости - величина, равная отношению энергетической яркости dBe, соответствующей узкому участку спектра, к ширине этого участка dλ пли dν, т.е.

bλ = dBe/dλ, (12.25)

bν = dBe/dν. (12.26)

Положив в формулах (12.25) и (12.26) dBe = n Вт/(ср·м2), λ = n м, ν = n с-1, найдем две единицы спектральной плотности энергетической яркости:

и получим две размерности этой величины:

dim bλ = L-1MT-3,

dim bν = MT-2.

Коэффициент излучения теплового излучателя (коэффициент черноты). Коэффициентом излучения ε теплового излучателя называют величину, равную отношению энергетической яркости его к энергетической яркости Ве абсолютно черного тела при одинаковой их температуре, т.е.

(12.27)

Из формулы (12.27) следует, что коэффициент излучения теплового излучателя - величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.

Спектральная степень черноты. Спектральной степенью черноты ελ тела называют величину, равную отношению спектральной плотности энергетической яркости bʹλ данного тела к спектральной плотности энергетической яркости bλ абсолютно черного тела при той же температуре, т.е.

ελ = bʹλ/bλ (12.28)

Очевидно, что спектральная степень черноты - величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.

Коэффициент отражения. Коэффициентом отражения ρ называют величину, равную отношению потока излучения , отраженного данным телом, к потоку излучения Фe, упавшему на это тело, т.е.

(12.29)

Коэффициент отражения является величиной безразмерной и выражается в безразмерных единицах.

Коэффициент поглощения. Коэффициентом поглощения α называют величину, равную отношению потока излучения Фʹe, поглощенного данным телом, к потоку излучения Фe, упавшему на это тело, т.е.

α = Фʹee. (12.30)

Из формулы (12.30) следует, что коэффициент поглощения - величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.

Коэффициент пропускания. Коэффициент пропускания τ - это отношение потока излучения Фʹe, пропущенного телом, к потоку излучения Фe, упавшему на это тело:

τ = Фʹee. (12.31)

Коэффициент пропускания выражается в безразмерных единицах.

Линейный показатель поглощения. Поглощение излучения веществом определяется по закону Бугера:

φ = φ0e-ax, (12.32)

где φ0 - поверхностная плотность лучистого потока до прохождения через вещество, φ - плотность потока после прохождения через слой вещества толщиной х, а - линейный показатель поглощения.

Из формулы (12.32) следует, что произведение ах является величиной безразмерной. Но это возможно только в том случае, если линейный показатель поглощения а выражается в единицах, обратных единице длины, т.е.

Метр в минус первой степени равен линейному показателю поглощения вещества, при прохождении излучения, через которое на пути длиной 1 м плотность потока излучения уменьшается в е раз. Размерность линейного показателя поглощения:

dim a = L-1.

Дисперсия показателя преломления. Дисперсия d показателя преломления - величина, выражающая зависимость показателя преломления n света в веществе от длины волны λ света:

d = Δn/Δλ. (12.33)

Так как показатель преломления - величина безразмерная, то из (12.33) следует, что дисперсия показателя преломления выражается в метрах в минус первой степени-1). Размерность дисперсии показателя преломления:

dim d = L-1.

Относительная дисперсия. Относительной дисперсией dr называют величину, определяемую равенством

dr = (nF - nC)/(nD - 1), (12.34)

где nF и nC - показатели преломления для света с длинами волн, соответствующими синей (F) и красной (С) линиям водорода, nD - показатель преломления для света с длиной волны 589,3 нм (5893 Å).

Так как показатель преломления - величина безразмерная, то из формулы (12.34) следует, что относительная дисперсия есть величина безразмерная и, следовательно, выражается в безразмерных единицах.

Коэффициент дисперсии среды (постоянная Аббе). Коэффициент дисперсии ν - величина, обратная относительной дисперсии dr, т.е.

(12.35)

Так как относительная дисперсия - величина безразмерная, то из (12.35) следует, что коэффициент дисперсии также является безразмерной величиной и, следовательно, выражается в безразмерных единицах.

Единицы световых величин

При измерении световых величин следует учитывать одну их особенность. В отличие от рассмотренных выше энергетических величин излучения, измерение световых величин основано на физиологическом действии света и поэтому в значительной мере имеет субъективный характер. Дело в том, что излучения разных длин волн вызывают различное световое ощущение. Во-первых, излучениям разных длин волн соответствуют различные но цвету световые ощущения; во-вторых, излучения разных длин волн вызывают ощущения света различной интенсивности.

При одном и том же потоке энергии наиболее сильное действие на глаз оказывает излучение с длиной волны λ = 0,556 мкм. Излучения длин волн, больших 0,770 мкм и меньших 0,400 мкм, не вызывают светового ощущения.

Субъективность световых величин проявляется также в том, что разные люди по-разному ощущают отдельные участки спектра. Поэтому при измерении световых величии исходят из так называемой средней чувствительности глаза, которая устанавливается из сравнения индивидуальных чувствительностей глаза большого числа лиц, не страдающих дефектами зрения. Средняя чувствительность глаза характеризуется величинами: спектральной световой эффективностью и относительной световой эффективностью.

Световой поток. Световым потоком Ф, посылаемым источником света в некоторый телесный угол ω, называют величину, равную произведению силы света I источника на телесный угол, т.е.

Ф = Iω. (12.36)

Положив I = 1 кд, Δω = 1 ср, получим единицу светового потока:

[Ф] = 1 кд · 1 ср = 1 кд·ср.

Эта единица называется люмен (лм). Люмен равен световому потоку, испускаемому точечным источником в телесном угле 1 ср при силе света 1 кд.

Из формулы (12.36) следует, что полный световой поток, испускаемый источником силон света I, равен

Ф = 4 πI.

Размерность светового потока:

dim Ф = J.

Спектральная световая эффективность (спектральный световой эквивалент потока излучения; видность излучения). Спектральной световой эффективностью Кλ называют величину, равную отношению светового потока Ф к потоку энергии излучений Фe, создающему этот световой поток, т.е.

Kλ = Ф/Фe. (12.37)

В этой формуле поток энергии Фe характеризует свет как физическое явление, а световой поток Ф - как физиологическое явление. Величина Фe показывает, какое количество энергии проходит через некоторую поверхность в единицу времени, а Ф определяет ощущение, которое вызывает эта энергия в органе зрения человека.

Таким образом, спектральная световая эффективность есть величина, связывающая между собой количественные характеристики света как физического и физиологического явлений. Спектральная световая эффективность - величина субъективная. Эта субъективность проявляется в том, что, во-первых, числовое значение этой величины различно для разных людей; во-вторых, для одного и того же глаза она имеет различные значения для света различных длин волн. Чтобы подчеркнуть это различие, у ее обозначения ставят индекс λ.

Для глаза средней чувствительности Кλ имеет наибольшее значение при длине волны λ = 0,556 мкм и равна нулю при длинах волн, больших 0,770 мкм и меньших 0,400 мкм.

Положив в формуле (12.37) Ф = 1 лм, Фe = 1 Вт, получим единицу спектральной световой эффективности:

[Kλ] = 1 лм/1 Вт = 1 лм/Вт.

Люмен на ватт равен спектральной световой эффективности, при которой поток энергии монохроматических излучений 1 Вт создает световой поток 1 лм. Размерность спектральной световой эффективности:

⇦ Ctrl предыдущая страница / следующая страница Ctrl ⇨

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА / МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ 

cartalana.orgⒸ 2008-2021 контакт: koshka@cartalana.org