ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Светотехнические единицы

Лучистая энергия и лучистый поток.

Любое тело, температура которого выше абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство лучистую энергию. Перенос лучистой энергии в пространство осуществляется электромагнитными волнами, частота которых определяется величиной кванта энергии:

где г - квант энергии излучения; h - постоянная Планка, h = 6,624 • 1(Г20 Джс; v - частота электромагнитных колебаний, Гц.

Излучение принято характеризовать длиной волны, т. е. расстоянием, пройденным излучением за время полного периода колебания:

где X - длина волны, нм (1 нм = 1(Г9, м = 1СГ6 мм); с - скорость света, с = 3 • 108 м/с.

Спектр электромагнитных излучений в природе имеет очень широкий интервал длин волн от 1(Г4 нм, соответствующих у-излучениям, до 103 км, соответствующих излучениям генераторов переменного тока промышленной частоты.

Диапазон электромагнитных излучений, находящийся между областью рентгеновских излучений и областью радиоизлучений, называется областью оптических излучений (рис. 1.1).

Видимая часть спектра состоит из следующих цветных полос:

красный (760-630 нм);

оранжевый (630-600 нм);

желтый (600-570 нм);

зеленый (570-490 нм);

синий (490-450 нм);

голубой (450-430 нм);

фиолетовый (430-380 нм).

Спектр электромагнитных излучений

Рис. 1.1. Спектр электромагнитных излучений

Видимая часть спектра лучистого потока

Рис. 1.2. Видимая часть спектра лучистого потока

В природе мы чаще всего встречаемся с телами, излучающими свет сложного спектрального состава, состоящего из волн различной длины. Поэтому энергия видимых излучений воздействует на светочувствительные элементы глаза и производит неодинаковое ощущение. Это объясняется разной чувствительностью глаза к излучениям с различными длинами волн, что наглядно подтверждается рис. 1.2.

Освещение может характеризоваться как количественными (световой поток, сила света, яркость, освещенность, коэффициент отражения), так и качественными (видимость, фон, контраст объекта, показатель ослеп- ленности и коэффициент пульсации освещенности) показателями.

Мощность излучения есть количество энергии, излучаемой в единицу времени и называемой потоком излучения, или лучистым потоком Фе. Единицей лучистого потока служит ватт (Вт):

где dQe - энергия, излучаемая за время dt; dt - промежуток времени, в течение которого излучение может рассматриваться равномерным.

Характеристикой распределения лучистого потока по спектру служит отношение элементарного потока dO^, соответствующего бесконечно малому участку, к ширине этого участка. Это отношение называется спектральной плотностью лучистого потока (р^, Вт/нм:

При известной зависимости спектральной плотности лучистого потока от длины волны лучистый поток Фе определяется по формуле

Основными энергетическими характеристиками приемников лучистой энергии являются интегральная и спектральная чувствительности. Интегральная чувствительность g приемника - отношение эффективной мощности к лучистому потоку, упавшему на него:

где с - коэффициент, зависящий от выбора единиц эффективной мощности и лучистого потока; Фэф - эффективная мощность; Фе - лучистый поток.

Спектральная чувствительность g приемника - отношение эффективной мощности к монохроматическому лучистому потоку, падающему на приемник:

Иногда бывает достаточно знать, что относительная спектральная чувствительность приемника g(X)0 - это отношение спектральной чувствительности gx к ее максимальному значению (^)макс-

Сопоставив уравнения (1.7) и (1.8), получим относительную спектральную чувствительность приемника:

где (1(Ф^)Макс - монохроматический лучистый поток, чувствительность приемника к которому максимальна; dO^ - монохроматический лучистый поток с длиной волны X.

Световой поток - лучистый поток, оцениваемый по его действию на селективный приемник (глаз). Единицей светового потока является люмен (лм), однако его можно выражать и в ваттах:

где фа, - спектральная плотность лучистого потока; gx - спектральная чувствительность глаза.

Переходя к относительной спектральной чувствительности глаза, получаем следующее выражение:

где (Ух)макс = 680 лм/Вт при монохроматическом лучистом потоке с длиной волны X = 555 нм; У(Х) - нормализованная функция относительной спектральной световой эффективности излучения.

Пределы интегрирования в уравнении (1.10а) ограничиваются функцией У(Х), которая для длин волн X, меньших 380 нм и больших 770 нм, равна нулю (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Нормализованная функция относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения

X, нм

т

X, нм

т

X, нм

т I

X, нм

т

380

0,00004

580

0,870

490

0,208

690

0,0082

390

0,00012

590

0,757

500

0,323

700

0,0041

400

0,0004

600

0,631

510

0,503

710

0,0021

410

0,0012

610

0,503

520

0,710

720

0,00105

420

0,0040

620

0,381

530

0,862

730

0,00052

430

0,0116

630

0,265

540

0,954

740

0,00025

440

0,023

640

0,175

550

0,995

750

0,00012

450

0,038

650

0,107

555

1,000

760

0,00006

460

0,060

660

0,061

560

0,995

770

0,00003

470

0,091

670

0,032

570

0,952

480

0,139

680

0,017

Тогда, при измерении лучистого потока в ваттах, а светового потока в люменах, уравнение (1.1 Оа) примет вид

Уравнение, определяющее монохроматический световой поток с длиной волны X, можно записать в виде

где V(X) - значение относительной спектральной световой эффективности для излучения с длиной волны X; Фех _ значение лучистого потока с заданной длиной волны X.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >