Энергия излучения. Световой поток

В § 65 мы указывали уже, что разнообразные действия света обусловлены в первую очередь наличием определенной энергии излучения (световой энергии).

Непосредственное восприятие света обусловлено действием световой энергии, поглощенной чувствительными элементами глаза. То же имеет место и в любом приемнике, способном реагировать на свет, например в фотоэлементе, термоэлементе и фотопластинке. Вследствие этого измерения света cводятся к измерению световой энергии или к измерению величин, так или иначе с нею связанных. Отдел оптики, изучающий методы и приемы измерения световой энергии, называется фотометрией.

Рис. 154. Поток световой энергии, излучаемой источником , проходит через площадку

Выделим мысленно на пути света, распространяющегося от какого-либо источника (рис. 154), небольшую площадку . Через эту площадку за время пройдет некоторая энергия излучения . Для того чтобы измерить эту энергию, надо представить себе эту площадку в виде пленки, покрытой веществом, полностью поглощающим всю падающую на него энергию излучения, например сажей, и измерить поглощенную энергию по нагреванию этой пленки. Отношение

(68.1)

показывает, какая энергия протекает через площадку за единицу времени, и называется потоком излучения (мощностью излучения) через площадку . Напомним, что мощность, переносимую световой волной через единичную площадку, называют интенсивностью волны (см. §39).

Поток излучения оценивается в обычных единицах мощности, т. е. в ваттах, а интенсивность излучения — в ваттах на квадратный метр. Однако для восприятия и использования световой энергии исключительно важную роль играет глаз. Поэтому наряду с энергетической оценкой света пользуются оценкой, основанной на непосредственном световом восприятии глаза. Поток излучения, оцениваемый по зрительному ощущению, называется световым потоком.

Таким образом, в световых измерениях используются две системы обозначений и две системы единиц; одна из них основана на энергетической оценке света, другая — на оценке света по зрительному ощущению.

Так как чувствительность глаза к свету разной длины волны (разного цвета) весьма различна, то энергетическая оценка света и оценка светового потока по зрительному ощущению могут существенно отличаться. Так, при одной и тон же мощности излучения зрительное ощущение от лучей зеленого цвета будет примерно в 100 раз больше, чем от лучей красного или сине-фиолетового цвета. Поэтому для зрительной оценки световых потоков необходимо знать чувствительность глаза к ветру различной длины волны или так называемую кривую относительной спектральной чувствительности глаза, изображенную на рис. 155. На этой кривой показана относительная чувствительность человеческого глаза в зависимости от длины волны . Если чувствительность глаза для длины волны (зеленый свет) принять за единицу, то для более длинных и более коротких волн чувствительность быстро уменьшается, как и показано на кривой.

Рис. 155. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза

Так, для и для чувствительность будет равна 0,5 (т. е. уменьшается вдвое); для (голубой) и (оранжево-красный) чувствительность составит около 0,1; для (сине-фиолетовый) и (красный) — примерно 0,01 и т. д.

Кривые чувствительности глаза различных людей несколько различны, особенно в области малых чувствительностей. Кривая, приведенная на рис. 155, получена на основании многочисленных измерений она характеризует чувствительность среднего нормального глаза и утверждена Международным комитетом по стандартам.