1

PODSTAWOWE WIELKOŚCI FOTOMETRYCZNE, PODSTAWY

FOTOMETRII : STRUMIEŃ ŚWIETLNY, ŚWIATŁOŚĆ, LUMINESCENCJA

I POZOSTAŁE WIELKOŚCI FOTOMETRYCZNE – OPIS.

Fotometria jest działem optyki, który zajmuje się pomiarem różnorakich wielkości

charakteryzujących promieniowanie świetlne i źródła tego promieniowania. Rozróżnia się dwa

rodzaje fotometrii, obiektywną ( inaczej radiomateria, która bada energię jaka dopływa ze źródła)

oraz subiektywną, która zajmuje się pomiarem wielkości charakteryzującymi światło widziane

przez ludzkie oko. W fotometrii istotne jest wrażenie jakie jest percypowane przez ludzkie oko na

skutek stymulacji falą elektromagnetyczną. Punktem wyjścia fotometrii jest więc sposób

funkcjonowania oka jako wybiórczego detektora widma elektromagnetycznego. Jednostki

fotometryczne, w przeciwieństwie do radiometrycznych mogą służyć jako wskaźniki

w eksperymentach psychofizycznych. Podstawowymi wielkościami fotometrycznymi są: natężenie

oświetlenia (luks), światłość (kandela), strumień świetlny (lumen), napromieniowanie (J/m2),

natężenie napromieniowania (W/m2), luminacja energetyczna (W· m-2· sr-1), ilość światła (lm·s),

luminacja (cd/m2), naświetlenie (lx· s).

Strumieniem świetlnym nazywamy moc energii promieniowania elektromagnetycznego

zawartego w przedziale widma odpowiadającego światłu widzialnemu. Jednostką strumienia

świetlnego jest lumen (lm), a symbolem jest grecka litera phi Φ. Strumień ten można opisać

następującym wzorem:

gdzie:

- skuteczność świetlna,

- moc promieniowania.

Światłość (I), to inaczej natężenie źródła światła. Światłość jest podstawową wielkością

w fotometrii wizualnej, charakteryzującą wizualną jasność źródła światła. Jej jednostką jest kandel

(cd). Jest stosunkiem strumienia świetlnego (dΦ) do kąta bryłowego (dΩ), opisane jest to

następującym

wzorem:

Natężenie oświetlenia, oznaczane symbolem E, jest to gęstość strumienia świetlnego

padającego na daną powierzchnię. Jednostką tej wielkości jest luks (lx). Źródła światła można

podzielić na naturalne (oświetlenie słoneczne) i sztuczne. Strumień światła sztucznego dociera do

2

danego miejsca dzięki emisji przez źródło oraz odpowiedniemu ukierunkowaniu przez oprawę. Dla

określenia parametrów opraw tworzy się tzw. krzywe rozsyłu światła. Są to wykresy, które

określają ile światła dociera do danego punktu przestrzeni, przy założeniu całkowitej emisji źródła

równej 1000 lm. Inaczej rzecz ujmując, natężenie oświetlenia to ilość światła, która dociera do

danej powierzchni. Wzór opisujący zależność między stosunkiem strumienia świetlnego, do

wartości powierzchni, wygląda następująco:

Kolejną wielkością jest luminacja (L), jedna z podstawowych cech charakterystycznych dla

oświetlenia miejsca pracy: zbyt wysoka – powoduje olśnienie, zbyt niska – szybkie zmęczenie

i monotonię, duży kontrast luminancji – zmęczenie wzroku, poczucie dyskomfortu. Luminacja to

natężenie oświetlenia w danym kierunku, czyli ilość światła, która przechodzi przez określoną

powierzchnię i mieści się w danym kącie bryłowym. Inaczej jest to właściwa miara wrażenia

jaskrawości. Jednostką luminancji jest kandela na metr kwadratowy (cd·m–2 ). Luminację opisuje

następujący wzór:

gdzie:

Φ – wielkość strumienia świetlnego,

θ – kąt pomiędzy normalną do powierzchni i określonym kierunkiem,

A – powierzchnia źródła,

Ω - wielkość kąta bryłowego

Napromieniowanie, inaczej zwane irradiacją, to poddanie danego ciała działaniu

promieniowania przenikliwego. Jednostką tej wielkości jest J/m

2

. Wyróżnia się: napromieniowanie

zewnętrzne, wywołane zewnętrznym polem promieniowania (gamma, rentgenowskiego, beta,

neutronów) oraz wewnętrzne, powstałe na skutek przedostania się substancji promieniotwórczych

do wnętrza ciała.

W wyniku napromieniowania ciału zostaje przekazana pewna energia, której miarą jest dawka

pochłonięta. W przypadku organizmów żywych (człowieka) miarą napromieniowania jest dawka

równoważna.

3

Strumień promieniowania, jest to ilość energii, jaką promieniowanie elektromagnetyczne

(fale elektromagnetyczne) przenosi przez daną powierzchnię w jednostce czasu. Wyróżnia się

strumień promieniowania energetyczny (zwany też całkowitym) i zredukowany (strumień

promieniowania zawartego w określonym przedziale widma fal elektromagnetycznych, oceniany na

podstawie wywieranych skutków, np. strumień świetlny).

Luminancja energetyczna jest to gęstość powierzchniowa natężenia promieniowania

w danym punkcie powierzchni oraz w danym kierunku. Luminacja energetyczna stanowi stosunek

natężenia i promieniowania w danym kierunku nieskończenie małego elementu powierzchni, na

którym leży rozpatrywany punkt, do pola rzutu tego elementu na płaszczyznę prostopadłą do

danego kierunku. Jednostką miary luminacji energetycznej (Le) jest wat na metr kwadratowy na

steradian (W/m2sr).