Fotometri

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 juni 2021; verifiering kräver 1 redigering .

Fotometri  ( forngrekiska φῶς , genitiv φωτός  - ljus och μετρέω  - jag mäter) är en vetenskaplig disciplin gemensam för alla grenar av tillämpad optik , på basis av vilken kvantitativa mätningar av strålningsfältets energiegenskaper görs.

Fotometri som vetenskap är baserad på ljusfältsteorin som utvecklats av A. Gershun [1] [2] .

I praktiken implementeras bestämmelserna i teorin om ljusfältet av en ingenjörsdisciplin - ljusteknik . [3]

Historik

Den första av fotometrins lagar, den omvända kvadratlagen  , formulerades av Johannes Kepler 1604 .

(1) Var:

Fotometri som vetenskap började på 1760 -talet med arbetet av Lambert , som formulerade lagen om diffus reflektion av ljus ( Lamberts lag ) och Bouguer , som formulerade lagen om absorption av ljus ( Bouguer-Lambert-Beers lag ).

Användningen av termen "ljus" i förhållande till beskrivningen av strålningsfältet i någon region av spektralområdet för optisk strålning , och inte bara i dess synliga område, är för närvarande allmänt accepterad (" ljushastighet ", "stråle av ljus")

En indikation på användningen av energi- eller ljusenheter i varje enskilt fall eliminerar alla skäl för samvetsgranna missförstånd. Med andra ord är fotometri en gren av optiken där ljusets energiegenskaper studeras under dess emission, utbredning och interaktion med kroppar. Fungerar med fotometriska storheter .

Inom fysikalisk optik bestäms intensiteten av det elektromagnetiska strålningsfältet av kvadraten på modulen för den elektromagnetiska fältstyrkevektorn E , (som är den huvudsakliga beräknade storheten inom fysikalisk optik), och kännetecknas av fälttätheten (tyska: Energiedichte ) dw:

dw = dE / dV = e x | E |(2)

där dV är volymelementet vid en given punkt i rymden, och dE är energin för fältet som finns i den givna volymen vid det aktuella ögonblicket [4]

I detta fall är ε dielektriska konstanten för mediet i vilket strålningen utbreder sig.

I det optiska området för spektrumet är frekvenserna för elektromagnetiska svängningar så höga att direkt mätning av modulen för denna vektor (till skillnad från radioteknik ) är omöjlig. Moderna tekniska medel ger endast medelvärdet av denna kvantitet i det tidsintervall som kännetecknas av strålningsmottagarens tröghet . Effekterna av strålningens interaktion med materia, inklusive med strålningsmottagaren, som ligger till grund för genereringen av en signal som bär information , bestäms exakt av den absorberade strålningsenergin och inte av styrkan hos det elektromagnetiska fältet.

Övergången till användningen av fältets energiegenskaper i teoretisk optik skulle leda till ekvationernas olinjäritet, vilket skulle frånta grunderna för att använda superpositionsprincipen som en grundläggande princip som gör det möjligt att förklara många optiska fenomen.

Dessutom tar Maxwells ekvationer , som gör det möjligt att beräkna värdena för E , inte explicit hänsyn till vare sig strålningsfältets geometri eller dess fotometriska egenskaper, och därför använder den moderna teorin om optiska enheter inte den matematiska apparaten från Maxwells. teorin i sin helhet. [5]

Eftersom teorin om optiska enheter är praxisorienterad fortsätter den att baseras på användningen av geometrisk optik och lagen om energibevarande .

Det finns en officiellt erkänd uppsättning termer som beskriver strålningsfältets energiegenskaper [6] .

I detta avseende sa ljusfältsteoretikern Gershun:

Den som, när han försöker beskriva ljusfältet, använder termen "intensitet" antingen medvetet vägrar möjligheten till dess kvantitativa beskrivning, eller inte förstår vad han talar om [7] , [8]

Ljusfältsteori

Den initiala energikarakteristiken för strålningsfältet är den "spektrala tätheten av energiljusstyrka"

B(λ)= d(E) / [d(λ) xd(t) x dS xd(ω)],

betecknar den del av strålningsenergin som ligger i ett våglängdsintervall, som passerar per tidsenhet genom ett område med enhetsarea vinkelrätt mot strålningens utbredning och fortplantar sig inom en enhets rymdvinkel. (Se fig.) Om vi ​​lägger till detta också orienteringen av polarisationsplanet, så beskriver uppsättningen av värden för den spektrala ljushetstätheten uttömmande strålningsfältet.

Den spektrala ljusstyrkan är en skalär, vars värde beror på orienteringen i rymden av normalen till området dS. Genom att plotta värdena för B(λ) på önskad skala i olika riktningar av normalen vid olika orienteringar av området, får vi kroppen av ljusstyrkans spektrala täthet , som den initiala egenskapen för fältet för opolariserad strålning för en given punkt för strålningsfältet.

Fotometriska mätningar

Fotometer  - en anordning för att mäta någon av de fotometriska kvantiteterna , oftare än andra - en eller flera ljusmängder .

Vid användning av en fotometer utförs en viss rumslig begränsning av strålningsflödet och dess registrering av en strålningsmottagare med en given spektral känslighet utförs. Belysning mäts med luxmätare , ljusstyrka - med luminansmätare , albedo  - med albedometrar , ljusflöde och ljusenergi - med hjälp av en integrerande fotometer. Enheter för att mäta färgen på ett föremål kallas kolorimetrar . Inom fotografi och kinematografi mäts ljusmängder med en fotografisk exponeringsmätare .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Gershun A. A. Ljusfältsteori: Utvalda verk om fotometri och ljusteknik
  2. ↑ ITMO: År och personer: Del ett / komp. M. I. Poteev. SPb., 2000.-284 sid. UDC 378,095'(09); ISBN 5-7577-0054-8 ; ISBN 5-93793-001-0
  3. ↑ Väskor: Belysningsteknikens grunder 1 och 2 volymer.
  4. ↑ Optik:eine Einführung/F- und L-Pedrotti; W. Bausch, H. Schmidt - 1 Aufl. München. 1996- ISBN 3-8272-9510-6
  5. ↑ Churilovsky V. N. Teori om optiska enheter. M., L., 1966.564 sid.
  6. ↑ http://www.yondi.ru/inner_c_article_id_635.phtm Arkiverad 30 december 2008 på Wayback Machine GOST 8.417-2002. Statligt system för att säkerställa enhetlighet i mätningar. Enheter
  7. ↑ Gershun. Föreläsningar om fysisk optik vid LITMOs fakultet för teknik och fysik fram till slutet av 1951
  8. ↑ Utvalda verk om fotometri och ljusteknik"
 Delar av optik
Relaterade vägbeskrivningar