Из Энциклопедии света. Часть 2

А. Фомин

Многогранная природа света ставит очень сложную задачу его практического описания. Для применения светанеобходимо иметь возможность полного управления его интенсивностью, направлением распространения, спектром ицветом. Все характеристики света описываются соответствующими величинами, имеющими специфичные единицыизмерения. Минимально необходимую часть их мы рассмотрим в этом разделе.

В первую очередь необходимо иметь представление о количестве света. Так как для целей освещения свет можносчитать электромагнитным излучением, для его описания используется традиционная система количественных величин,но с поправкой на специфику восприятия света. Как мы убедились ранее, света не существует вне наших органов зрения,а значит, оценку его количества необходимо делать с учетом степени его восприятия человеческим глазом.

Традиционно мощность излучения оценивают в ваттах. Однако если 1 ватт излучения сдлиной волны 555 нм дает такой же зрительный эффект, как, скажем, 10 ватт из лучения с длиной волны 700 нм, то что намскажет общая мощность источника света в 20 ватт. Ярким 21 он будет или нет? Ответить на этот вопрос, пользуясь лишьмощностью излучения, невозможно. Например, если этот излучатель красный (длина волны 700 нм) или синий (длина волны 450нм), то он будет значительно менее ярким, чем зеленый (длина волны 500 нм). А если вся мощность излучениясосредоточена в инфракрасной области спектра, то свечения такого излучателя мы вообще не увидим. Поэтому принятооценивать не мощности, а производимый эффект разноспектральных излучений. Проще всего это сделать, умноживмощность излучения данной длины волны на относительную чувствительность глаза к такому излучению. Подобный процесс приведения мощности излучения к эффекту его действия носит название взвешивания мощности почувствительности человеческого глаза, а оцененный таким образом эффект светового действия излучения — световым потоком. Единица светового потока — 1 люмен (сокращенно 1 лм), что соответствует потоку зеленого излучателя сдлиной волны 555 нм, мощностью 1/683 Вт. Таким образом, вместо “мощности света ” говорят о световом потоке.

Эффективность источника излучения, показывающая, сколько света вырабатывается на 1 Вт потребляемой энергии,измеряется в люменах на ватт (лм/Вт)и носит название световой отдачи (светоотдачи). Максимальная теоретическивозможная световая отдача равна 683 лм/Вт, и наблюдаться она может только у источника с длиной волны 555 нм,преобразующего энергию в свет без потерь. Излучатель, содержащий в своем спектре свет с другими длинами волн, всегда будет иметь худшую эффективность. Лучшие из современных ламп имеют световую отдачу, приближающуюся к 200 лм/Вт.

Говоря о реальных излучателях, часто бывает важно знать плотность излучаемой энергии по их площади. Отвечающая заэто световая величина называется светимостью и равна световому потоку, излучаемому с 1 м 2 поверхности. Измеряется светимость в лм/м

Кроме общего количества света, излучаемого источником в пространство, необходимо представлять распределениеизлучения по направлениям. Например, даже самая обыкновенная лампа накаливания покажется темной, если смотреть нанее со стороны цоколя, и ослепительно яркой во всех остальных направлениях.

Интенсивность излучения традиционно оценивается его потоком, распространяющимся в данном направлении. Говоря математически, интенсивность равна потоку в исчезающе малом телесном угле, отнесенному к этому углу. Для светового излучения она описывается силой света, единицей измерения которой служит 1 кандела (кд). Как следует из определения, сила света одного и того же источника может быть разной в зависимости от выбранного нами направления.Если поместить интересующий нас излучатель в центр окружности, разбитой на 360 секторов, а потом обойти вокруг негои измерить в каждом секторе силу света, то получится очень распространенный в светотехнике график, называемый кривой силы света (КСС) . Некоторая сложность в чтении этого графика заключается в том, что он составляется не впривычной прямоугольной, а в так называемой полярной системе координат. Первой координатой является собствен нозначение силы света, откладываемой по прямой оси. Вторую координату представляет собой угол поворота этой осиотносительно нулевого направления. Таким образом, по графику КСС можно без труда определить силу света источникав любом направлении.

График распределения силы света может характеризовать не только лампу, но и светильник, в котором она установлена.Если светильник несимметричен относительно своей оси (его сила света зависит не от плоского, а отпространственного угла наблюдения), то в документации на него приводятся несколько КСС в разных секущихплоскостях. Часто ограничиваются двумя графиками, составленными для продольной и поперечной секущих плоскостей.Помимо КСС в полярных координатах, рассмотренных выше, существует также и традиционное представление КСС — вдекартовых координатах, когда по горизонтальной оси откладывается угол отклонения от нулевого направления, а повертикальной — сила света в этом направлении.

Не менее важный параметр — яркость источника или освещенной им поверхности. Подобно силе света, яркость характеризует количество света, излучаемого в данном направлении, однако не в абсолютном выражении, а в отношениик площади излучающей (переизлучающей)поверхности.

Таким образом, источник площадью 1 м 2 и силой света 10 кд будет иметь такую же яркость, как источник площадью 0, 5 м 2 исилой света 5 кд, несмотря на то что световые потоки и силы света этих источников будут различны.

Тем не менее их поверхности воспринимаются человеческим глазом как разные по размеру, но одинаково яркие — в этоми заключается физиологический смысл понятия яркости. Яркость измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м ²).