www.wikidata.uk-ua.nina.az

Спектральна світлова ефективність монохроматичного випромінення Фізична величинаНазва Позначення величини K displaystyle

Спектральна світлова ефективність монохроматичного випромінення

Фізична величина
Назва Спектральна світлова ефективність монохроматичного випромінення
Позначення величини
Позначення для розмірності J·L-2·M-1·T3
Системи величин і одиниць Одиниця Розмірність
SI
{{{SI}}}
{{{SI-розмірність}}}

Спектра́льна світлова́ ефекти́вність монохромати́чного випромі́нення — фізична величина, що характеризує чутливість людського ока до впливу на нього монохроматичного світла. Позначається , в Міжнародній системі одиниць (SI) має розмірність лм/Вт. Застаріла назва — видність.

Світлову ефективність зручно і доцільно подавати у вигляді добутку двох співмножників:

де  — значення , що досягається в максимумі, а  — безрозмірнісна функція довжини хвилі, яка в максимумі набуває значення, рівного одиниці. Функція називається відносною спектральною світловою ефективністю монохроматичного випромінювання, її фізичний зміст полягає в тому, що вона являє собою відносну спектральну чутливість середнього (нормального) людського ока.

Визначення Редагувати

Як відомо, людина має два основних механізми сприйняття світла. Один з них реалізується колбочками за відносно високих яскравостей і освітленностей і має назву денний зір. Інший — паличковий — діє за низьких яскравостей і освітленостей і називається нічним зором Ці механізми істотно відрізняються як за величиною чутливості до світла, так і за характером залежності чутливості ока від довжини хвилі світла, що впливає на нього. Відповідно, у фотометрії визначається дві різні функції відносної спектральної світлової ефективності: одна з них  — для денного зору, інша  — для нічного.

Денний зір Редагувати

Відносна спектральна світлова ефективність для денного (червона лінія) і нічного (синя лінія) зору.

Визначення , засноване на процедурі вимірювання, формулюється так.

Відносною спектральною світловою ефективністю монохроматичного випромінювання для денного зору з довжиною хвилі називають відношення двох потоків випромінювання відповідно з довжинами хвиль і , що викликають в точно визначених умовах зорові відчуття однакової сили; при цьому довжину хвилі обрано так, щоб максимальне значення цього відношення дорівнювало одиниці.

Умови вимірювання зокрема вибирають так, щоб кутовий розмір поля зору під час вимірювань становив 2 градуси, що відповідає кутовому розміру центрального заглиблення жовтої плями сітківки.

Підсумком великої роботи, виконання якої почалося ще в XIX столітті, стало отримання набору значень для діапазону довжин хвиль 380—770 нм. Значення отримано шляхом усереднення даних, отриманих за участі великої кількості спостерігачів. 1924 року Міжнародна комісія з освітлення (МКО) затвердила цей набір як стандарт, після чого він став міжнародно визнаним і використовується донині. В Україні цей стандарт також діє.

Залежність наведено на малюнку. Її максимум припадає на довжину хвилі 555 нм.

У системі SI одиниця сили світла кандела визначена так, що максимальна світлова ефективність монохроматичного випромінення для денного зору дорівнює 683 лм/Вт. Таким чином, виконується:

Нічний зір Редагувати

Як визначення світлової ефективності для випадку нічного зору придатне наведене вище формулювання після відповідної заміни в ньому назви означуваної величини.

Після виконання необхідних вимірів та досліджень отримано залежність . Її табличні значення в 1951 році затверджено МКО як стандарт. У графічному вигляді її наведено на малюнку. Як видно з малюнка, крива зсунута відносно в короткохвильовий бік, при цьому її максимум припадає на 507 нм.

Сутінковий зір Редагувати

У сутінковому зорі одночасно беруть участь, як колбочки, так і палички. При цьому відносний внесок рецепторів кожного типу змінюється зі зміною рівня освітлення, відповідно змінюється і світлова ефективність. Тому сутінковому зору неможливо зіставити якусь одну стандартну функцію, що описує спектральну залежність світлової ефективності.

Використання Редагувати

Активну частину свого життя людина проводить переважно в таких умовах освітлення, коли діє денний зір. Користуючись ним, вона отримує більшу частину візуальної інформації. Тому на практиці здебільшого використовується спектральна ефективність , що стосується денного зору. Саме вона (разом з коефіцієнтом ) лежить в основі системи світлових фотометричних величин.

Система фотометричних величин влаштована так, що кожній енергетичній величині відповідає певна світлова величина . В разі монохроматичного світла зв'язок між ними описує співвідношення

Для немонохроматичного світла аналогічне за змістом співвідношення має вигляд:

де  — спектральна густина величини . Спектральна густина визначається як відношення величини що припадає на малий спектральний інтервал, розташований між і до ширини цього інтервалу:

З урахуванням чисельного значення виходить:

Таким чином, використання відносної світлової ефективності дозволяє, знаючи енергетичні характеристики світла, розраховувати його світлові параметри.

Примітки Редагувати

  1. Чутливість ока конкретного спостерігача в нормі може помітно відрізнятися від чутливості ока середнього спостерігача. Відмінності стають ще значнішими за вікових або патологічних відхилень від норми.
  2. Окремо виділяють також сутінковий зір, коли одночасно діють і колбочки, і палички.
  3. ↑ ДСТУ ГОСТ 8.332:2008 Державна система забезпечення єдності вимірювань. Світлові вимірювання. Значення відносної спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання для денного зору
  4. . Архів оригіналу за 2 серпня 2011. Процитовано 30 жовтня 2020. 
  5. Число 683 лм/Вт є наближеним значенням , точніше значення — 683,002 лм/Вт. Подробиці наведено в статті Кандела.

Література Редагувати

  • Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — Л. : Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — 272 с. — 7 500 прим. (рос.)
  • Гуторов М. М. Основы светотехники и источники света. — М. : Энергоатомиздат, 1983. — 384 с. — 20 000 прим. (рос.)

Див. також Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Fizichna velichinaNazva Spektralna svitlova efektivnist monohromatichnogo viprominennyaPoznachennya velichini K displaystyle K Poznachennya dlya rozmirnosti J L 2 M 1 T3Sistemi velichin i odinic Odinicya RozmirnistSI SI SI rozmirnist Spektra lna svitlova efekti vnist monohromati chnogo vipromi nennya fizichna velichina sho harakterizuye chutlivist lyudskogo oka do vplivu na nogo monohromatichnogo svitla Poznachayetsya K l displaystyle K lambda v Mizhnarodnij sistemi odinic SI maye rozmirnist lm Vt Zastarila nazva vidnist Svitlovu efektivnist K l displaystyle K lambda zruchno i docilno podavati u viglyadi dobutku dvoh spivmnozhnikiv K l K m V l displaystyle K lambda K m V lambda de K m displaystyle K m znachennya K l displaystyle K lambda sho dosyagayetsya v maksimumi a V l displaystyle V lambda bezrozmirnisna funkciya dovzhini hvili yaka v maksimumi nabuvaye znachennya rivnogo odinici Funkciya V l displaystyle V lambda nazivayetsya vidnosnoyu spektralnoyu svitlovoyu efektivnistyu monohromatichnogo viprominyuvannya yiyi fizichnij zmist polyagaye v tomu sho vona yavlyaye soboyu vidnosnu spektralnu chutlivist serednogo normalnogo lyudskogo oka 1 Zmist 1 Viznachennya 1 1 Dennij zir 1 2 Nichnij zir 1 3 Sutinkovij zir 2 Vikoristannya 3 Primitki 4 Literatura 5 Div takozhViznachennya RedaguvatiYak vidomo lyudina maye dva osnovnih mehanizmi sprijnyattya svitla Odin z nih realizuyetsya kolbochkami za vidnosno visokih yaskravostej i osvitlennostej i maye nazvu dennij zir Inshij palichkovij diye za nizkih yaskravostej i osvitlenostej i nazivayetsya nichnim zorom 2 Ci mehanizmi istotno vidriznyayutsya yak za velichinoyu chutlivosti do svitla tak i za harakterom zalezhnosti chutlivosti oka vid dovzhini hvili svitla sho vplivaye na nogo Vidpovidno u fotometriyi viznachayetsya dvi rizni funkciyi vidnosnoyi spektralnoyi svitlovoyi efektivnosti odna z nih V l displaystyle V lambda nbsp dlya dennogo zoru insha V l displaystyle V lambda nbsp dlya nichnogo Dennij zir Redaguvati Dokladnishe Dennij zir nbsp Vidnosna spektralna svitlova efektivnist dlya dennogo chervona liniya i nichnogo sinya liniya zoru Viznachennya V l displaystyle V lambda nbsp zasnovane na proceduri vimiryuvannya formulyuyetsya tak 3 Vidnosnoyu spektralnoyu svitlovoyu efektivnistyu monohromatichnogo viprominyuvannya dlya dennogo zoru V l displaystyle V lambda nbsp z dovzhinoyu hvili l displaystyle lambda nbsp nazivayut vidnoshennya dvoh potokiv viprominyuvannya vidpovidno z dovzhinami hvil l m displaystyle lambda m nbsp i l displaystyle lambda nbsp sho viklikayut v tochno viznachenih umovah zorovi vidchuttya odnakovoyi sili pri comu dovzhinu hvili l m displaystyle lambda m nbsp obrano tak shob maksimalne znachennya cogo vidnoshennya dorivnyuvalo odinici Umovi vimiryuvannya zokrema vibirayut tak shob kutovij rozmir polya zoru pid chas vimiryuvan stanoviv 2 gradusi sho vidpovidaye kutovomu rozmiru centralnogo zagliblennya zhovtoyi plyami sitkivki Pidsumkom velikoyi roboti vikonannya yakoyi pochalosya she v XIX stolitti stalo otrimannya naboru znachen V l displaystyle V lambda nbsp dlya diapazonu dovzhin hvil 380 770 nm Znachennya V l displaystyle V lambda nbsp otrimano shlyahom userednennya danih otrimanih za uchasti velikoyi kilkosti sposterigachiv 1924 roku Mizhnarodna komisiya z osvitlennya MKO 4 zatverdila cej nabir yak standart pislya chogo vin stav mizhnarodno viznanim i vikoristovuyetsya donini V Ukrayini cej standart takozh diye 3 Zalezhnist V l displaystyle V lambda nbsp navedeno na malyunku Yiyi maksimum pripadaye na dovzhinu hvili 555 nm U sistemi SI odinicya sili svitla kandela viznachena tak sho maksimalna svitlova efektivnist monohromatichnogo viprominennya dlya dennogo zoru K m displaystyle K m nbsp dorivnyuye 683 lm Vt 5 Takim chinom vikonuyetsya K l 683 V l displaystyle K lambda 683V lambda nbsp Nichnij zir Redaguvati Dokladnishe Nichnij zirYak viznachennya svitlovoyi efektivnosti dlya vipadku nichnogo zoru pridatne navedene vishe formulyuvannya pislya vidpovidnoyi zamini v nomu nazvi oznachuvanoyi velichini Pislya vikonannya neobhidnih vimiriv ta doslidzhen otrimano zalezhnist V l displaystyle V lambda nbsp Yiyi tablichni znachennya v 1951 roci zatverdzheno MKO yak standart U grafichnomu viglyadi yiyi navedeno na malyunku Yak vidno z malyunka kriva V l displaystyle V lambda nbsp zsunuta vidnosno V l displaystyle V lambda nbsp v korotkohvilovij bik pri comu yiyi maksimum pripadaye na 507 nm Sutinkovij zir Redaguvati Dokladnishe Sutinkovij zirU sutinkovomu zori odnochasno berut uchast yak kolbochki tak i palichki Pri comu vidnosnij vnesok receptoriv kozhnogo tipu zminyuyetsya zi zminoyu rivnya osvitlennya vidpovidno zminyuyetsya i svitlova efektivnist Tomu sutinkovomu zoru nemozhlivo zistaviti yakus odnu standartnu funkciyu sho opisuye spektralnu zalezhnist svitlovoyi efektivnosti Vikoristannya RedaguvatiAktivnu chastinu svogo zhittya lyudina provodit perevazhno v takih umovah osvitlennya koli diye dennij zir Koristuyuchis nim vona otrimuye bilshu chastinu vizualnoyi informaciyi Tomu na praktici zdebilshogo vikoristovuyetsya spektralna efektivnist V l displaystyle V lambda nbsp sho stosuyetsya dennogo zoru Same vona razom z koeficiyentom K m displaystyle K m nbsp lezhit v osnovi sistemi svitlovih fotometrichnih velichin Sistema fotometrichnih velichin vlashtovana tak sho kozhnij energetichnij velichini X e l displaystyle X e lambda nbsp vidpovidaye pevna svitlova velichina X v l displaystyle X v lambda nbsp V razi monohromatichnogo svitla zv yazok mizh nimi opisuye spivvidnoshennya X v l K m X e l V l displaystyle X v lambda K m X e lambda V lambda nbsp dd Dlya nemonohromatichnogo svitla analogichne za zmistom spivvidnoshennya maye viglyad X v K m 380 n m 780 n m X e l l V l d l displaystyle X v K m cdot int limits 380 nm 780 nm X e lambda lambda V lambda d lambda nbsp dd de X e l l displaystyle X e lambda lambda nbsp spektralna gustina velichini X e l displaystyle X e lambda nbsp Spektralna gustina viznachayetsya yak vidnoshennya velichini d X e l displaystyle dX e lambda nbsp sho pripadaye na malij spektralnij interval roztashovanij mizh l displaystyle lambda nbsp i l d l displaystyle lambda d lambda nbsp do shirini cogo intervalu X e l l d X e l d l displaystyle X e lambda lambda frac dX e lambda d lambda nbsp dd Z urahuvannyam chiselnogo znachennya K m displaystyle K m nbsp vihodit X v 683 380 n m 780 n m X e l l V l d l displaystyle X v 683 cdot int limits 380 nm 780 nm X e lambda lambda V lambda d lambda nbsp dd Takim chinom vikoristannya vidnosnoyi svitlovoyi efektivnosti V l displaystyle V lambda nbsp dozvolyaye znayuchi energetichni harakteristiki svitla rozrahovuvati jogo svitlovi parametri Primitki Redaguvati Chutlivist oka konkretnogo sposterigacha v normi mozhe pomitno vidriznyatisya vid chutlivosti oka serednogo sposterigacha Vidminnosti stayut she znachnishimi za vikovih abo patologichnih vidhilen vid normi Okremo vidilyayut takozh sutinkovij zir koli odnochasno diyut i kolbochki i palichki a b DSTU GOST 8 332 2008 Derzhavna sistema zabezpechennya yednosti vimiryuvan Svitlovi vimiryuvannya Znachennya vidnosnoyi spektralnoyi svitlovoyi efektivnosti monohromatichnogo viprominyuvannya dlya dennogo zoru International Commission on Illumination CIE Arhiv originalu za 2 serpnya 2011 Procitovano 30 zhovtnya 2020 Chislo 683 lm Vt ye nablizhenim znachennyam K m displaystyle K m nbsp tochnishe znachennya 683 002 lm Vt Podrobici navedeno v statti Kandela Literatura RedaguvatiGurevich M M Fotometriya Teoriya metody i pribory L Energoatomizdat Leningradskoe otdelenie 1983 272 s 7 500 prim ros Gutorov M M Osnovy svetotehniki i istochniki sveta M Energoatomizdat 1983 384 s 20 000 prim ros Div takozh RedaguvatiDennij zir Nichnij zir Sutinkovij zir Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Spektralna svitlova efektivnist monohromatichnogo viprominennya amp oldid 35033070