Spektral ljuseffektivitet för monokromatisk strålning

Spektral ljuseffektivitet för monokromatisk strålning
$K$
Dimensionera	JL -2 M -1 T 3
Enheter
SI	lm W -1
Anteckningar
Skalär

Spektral ljuseffektivitet för monokromatisk strålning är en fysisk storhet som kännetecknar det mänskliga ögats känslighet för exponering för monokromatiskt ljus . Betecknad , har i International System of Units (SI) dimensionen lm / W. Det föråldrade namnet är synlighet . $K(\lambda )$

Det är bekvämt och ändamålsenligt att representera ljuseffektiviteten som en produkt av två faktorer: var är värdet som uppnåtts vid maximum, och är en dimensionslös funktion av våglängden , som får ett värde som maximalt är lika med enhet. Funktionen kallas den relativa spektrala ljuseffektiviteten för monokromatisk strålning , dess fysiska betydelse är att den representerar den relativa spektrala känsligheten för det genomsnittliga (normala) mänskliga ögat [1] . $K(\lambda )$ $K(\lambda )=K_{m}V(\lambda ),$ $K_{m}$ $K(\lambda )$ $V(\lambda )$ $V(\lambda )$

Definitioner

Som du vet har en person två huvudmekanismer för uppfattningen av ljus. En av dem realiseras med hjälp av koner med relativt hög ljusstyrka och belysning och kallas dagsseende . En annan - stav - äger rum vid låga värden för ljusstyrka och belysning och kallas mörkerseende [2]. Dessa mekanismer skiljer sig väsentligt från varandra både i storleken på känsligheten för ljus och i naturen av beroendet av känsligheten hos ögat på våglängden av ljuset som verkar på det. Följaktligen bestäms två olika funktioner för den relativa spektrala ljuseffektiviteten i fotometri : en av dem är för dagtidsseende, den andra är för mörkerseende. $V(\lambda )$ $V'(\lambda )$

Dagsyn

Definitionen baserad på mätproceduren är formulerad enligt följande [3] . $V(\lambda )$

Den relativa spektrala ljuseffektiviteten för monokromatisk strålning för dagsseende med en våglängd är förhållandet mellan två strålningsflöden, respektive, med våglängder och , som orsakar visuella förnimmelser av samma styrka under exakt definierade förhållanden; i detta fall väljs våglängden på ett sådant sätt att det maximala värdet för detta förhållande är lika med enhet. $V(\lambda )$ $\lambda$ $\lambda _{m}$ $\lambda$ $\lambda _{m}$

Mätförhållandena är särskilt valda så att vinkelstorleken på synfältet vid mätningar är 2 grader, vilket motsvarar vinkelstorleken på den centrala fördjupningen av gula fläcken på näthinnan .

Resultatet av mycket arbete, som började på 1800-talet, var att få fram en uppsättning värden för våglängdsområdet 380–770 nm. Värdena erhölls genom att genomsnittsdata erhållna med deltagande av ett stort antal observatörer. 1924 godkände International Commission on Illumination (CIE) [4] denna uppsättning som en standard, varefter den blev internationellt erkänd och har använts som sådan fram till idag. I Ryska federationen är denna standard också giltig [3] . $V(\lambda )$ $V(\lambda )$

Beroendet visas i figuren. Dess maximum ligger vid en våglängd av 555 nm. I SI- systemet är enheten för ljusstyrka, candela , definierad på ett sådant sätt att den maximala ljuseffektiviteten för monokromatisk strålning för dagsseende är 683 lm/W [5] . Följande görs alltså: $V(\lambda )$ $K_{m}$ $K(\lambda )=683V(\lambda ).$

Night vision

Som en definition av ljuseffektivitet för mörkerseende är ovanstående formulering lämplig efter lämplig ersättning av namnet på den kvantitet som bestäms i den.

Som ett resultat av att utföra nödvändiga mätningar och studier erhölls beroendet . Dess tabellvärden godkändes 1951 av CIE som standard. Det visas grafiskt i figuren. Som framgår av figuren är kurvan förskjuten relativt till kortvågssidan, medan dess maximum är 507 nm. $V'(\lambda )$ $V'(\lambda )$ $V(\lambda )$

Skymningsseende

Både kottar och stavar deltar i skymningsseendet samtidigt. I det här fallet ändras det relativa bidraget från receptorer av varje typ med en förändring i belysningsnivån, och ljuseffektiviteten ändras också i enlighet med detta. Därför kan skymningsseende inte associeras med någon standardfunktion som beskriver det spektrala beroendet av ljuseffektivitet.

Användning

En person tillbringar den aktiva delen av sitt liv huvudsakligen i sådana ljusförhållanden när synen på dagtid fungerar. Genom att använda den får han det mesta av den visuella informationen. Av dessa skäl används dagsljusrelaterad spektral effektivitet huvudsakligen i praktiken . Det är hon (tillsammans med koefficienten ) som ligger till grund för systemet med ljusfotometriska storheter . $V(\lambda )$ $K_{m}$

Systemet med fotometriska storheter är arrangerat på ett sådant sätt att en viss ljusmängd motsvarar vilken energimängd som helst . När det gäller monokromatiskt ljus beskrivs förhållandet mellan dem av relationen $X_{e}(\lambda )$ $X_{v}(\lambda )$

X_{v}(\lambda )=K_{m}X_{e}(\lambda )V(\lambda ).

För icke-monokromatiskt ljus har en relation liknande innebörd formen:

X_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,

var är kvantitetens spektraltäthet . Den spektrala tätheten definieras som förhållandet mellan värdet som kan hänföras till ett litet spektralintervall beläget mellan och till bredden av detta intervall: $X_{{e,\lambda }}(\lambda)$ $X_{e}(\lambda )$ $dX_{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda )).

Med hänsyn till det numeriska värdet visar det sig: $K_{m}$

X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda .

Således gör användningen av relativ ljuseffektivitet det möjligt att, med kännedom om ljusets energiegenskaper, beräkna dess ljusparametrar. $V(\lambda )$

Anteckningar

↑ Känsligheten hos en viss observatörs öga i normen kan skilja sig markant från känsligheten hos en genomsnittlig observatör. Skillnaderna blir ännu mer betydande med ålder eller patologiska avvikelser från normen.
↑ Skymningsseende särskiljs också separat , när både koner och stavar fungerar samtidigt.
↑ 1 2 GOST 8.332-78. Statligt system för att säkerställa enhetlighet i mätningar. Ljusmått. Värden för den relativa spektrala ljuseffektiviteten för monokromatisk strålning för dagtidsseende. (neopr.) . Statliga dokument . Hämtad 10 juli 2022. Arkiverad från originalet 29 mars 2022.
↑ Internationell kommission för belysning (CIE) . Hämtad 18 juni 2012. Arkiverad från originalet 2 augusti 2011. (obestämd)
↑ Siffran 683 lm/W är en approximation , ett mer exakt värde är 683.002 lm/W. Se Kandela- artikeln för detaljer . $K_{m}$

Litteratur

Gurevich M. M. Fotometri. Teori, metoder och anordningar. - L . : Energoatomizdat. Leningrad filial, 1983. - 272 sid. - 7500 exemplar.
Gutorov M. M. Grunderna i ljusteknik och ljuskällor. - M. : Energoatomizdat, 1983. - 384 sid. — 20 000 exemplar.