Hodnota světla

Světelná hodnota - redukovaná fotometrická hodnota , tvořená energetickou fotometrickou hodnotou využívající relativní spektrální citlivost speciálního typu - relativní spektrální světelná účinnost monochromatického záření pro denní vidění [1] . Světelné hodnoty se liší od energetických hodnot tím, že charakterizují světlo s přihlédnutím k jeho schopnosti vyvolávat u člověka zrakové vjemy. Tvoří soustavu světelných fotometrických veličin. $V(\lambda)$

Jako jednotky pro měření světelných veličin se používají speciální světelné jednotky, založené na jednotce svítivosti " candela ". Kandela je zase jednou ze sedmi základních jednotek Mezinárodní soustavy jednotek (SI) .

Světelné veličiny se označují stejnými písmeny jako energetické veličiny, ze kterých jsou tvořeny, ale dodávají se například s indexem " " . $proti$ $X_{v}$

Monochromatické záření

V případě monochromatického záření o vlnové délce má vztah mezi množstvím světla a množstvím energie tvar $\lambda$ $X_{v}(\lambda)$ $X_{e}(\lambda)$

X_{v}(\lambda )=K_{m}\cdot X_{e}(\lambda )V(\lambda),

kde je maximální hodnota spektrální světelné účinnosti monochromatického záření (fotometrický ekvivalent záření), která se v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) rovná 683 lm /W [2] [3] . Při zohlednění této hodnoty získá původní vztah formu $K_{m}$

X_{v}(\lambda )=683\cdot X_{e}(\lambda )V(\lambda).

Funkce ve svém fyzikálním významu je relativní spektrální závislost citlivosti lidského oka, její maximum se nachází na vlnové délce 555 nm . Funkce je normalizována tak, aby její maximální hodnota byla rovna jedné. Z řečeného tedy vyplývá, že hodnota světelné veličiny monochromatického záření je úměrná hodnotě energetické veličiny a citlivosti oka. $V(\lambda)$

Obecný případ

V obecnějším případě, kdy záření zaujímá relativně širokou oblast spektra, lze tuto oblast rozdělit na velký počet malých částí, z nichž každá je umístěna mezi a a má šířku . Záření dopadající na kteroukoli z těchto částí lze považovat za monochromatické s hodnotami množství světla a energie - . Zapsáním výše uvedeného poměru pro každou část spektrálního rozsahu a sečtením (přesněji integrací) dostaneme následující: $\lambda$ $\lambda +d\lambda$ $d\lambda$ $dX_{v}(\lambda )$ $dX_{e}(\lambda)$

X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}V(\lambda )\,dX_{e} (\lambda).

Pro to, co následuje, je vhodné vzít v úvahu spektrální hustotu množství energie. Spektrální hustota veličiny je definována jako poměr veličiny na malý spektrální interval mezi a k šířce tohoto intervalu: $X_{{e,\lambda }} (\lambda )$ $X_{e}$ $dX_{e}(\lambda),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda )).

Pomocí této definice v integrandu získáme konečný vztah pro spojení veličiny světla s odpovídající veličinou energie, který platí v obecném případě:

X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}X_{e,\lambda } (\lambda ) V(\lambda )\,d\lambda .

Spektrální hustota světelné veličiny

Spektrální hustota světelné fotometrické veličiny se určuje podobně jako spektrální hustota energetické veličiny: je to poměr veličiny na malý spektrální interval umístěný mezi tímto intervalem a k šířce tohoto intervalu: $X_{v}$ $dX_{v}(\lambda),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{v,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{v}(\lambda )}{d\lambda )).

Spektrální hustota veličiny je označena písmenem představujícím odpovídající veličinu s dolním indexem označujícím spektrální souřadnice. Tím druhým může být nejen vlnová délka, ale také frekvence , energie světelného kvanta , vlnové číslo a další [4] .

Základní světelné veličiny

Informace o hlavních světelných veličinách a jejich energetických protějšcích jsou uvedeny v tabulce.

Světelné fotometrické veličiny SI

název	Označení hodnoty	Definice	Zápis jednotek SI	Energetický analog
světelná energie	$Q_{v}$	$K\int _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}Q_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )\,d\ lambda$	lm s _	Energie záření
Světelný tok	$\Phi _{v}$	$\Phi _{v}={\frac {dQ_{v}}{dt}}$	lm	radiační tok
Síla světla	$já_{v}$	$I_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{d\Omega }}$	CD	Síla záření (energetická síla světla)
Objemová hustota světelné energie	$U_{v}$	$U_{v}={\frac {dQ_{v}}{dV}}$	lm s m −3	Objemová hustota energie záření
Zářivost	$M_{v}$	$M_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{dS_{1}}}$	lm m −2	Energetická svítivost
Jas	$L_{v}$	$L_{v}={\frac {d^{2}\Phi _{v}}{d\Omega \,dS_{1}\cos \varepsilon }}$	cd m -2	Energetický jas
Integrální jas	$\Lambda _{v}$	$\Lambda _{v}=\int _{0}^{t}L_{v}(t')dt'$	cd s m −2	Integrální energetický jas
osvětlení	$E_{v}$	$E_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{dS_{2}}}$	OK	Ozáření
světelná expozice	$H_{v}$	$H_{v}={\frac {dQ_{v}}{dS_{2}}}$	lx s	energetická expozice
Spektrální hustota světelné energie	$Q_{{v,\lambda }}$	$Q_{{v,\lambda }}={\frac {dQ_{v}}{d\lambda }}$	lm s m −1	Spektrální energetická hustota záření

Zde je oblast zdrojového povrchového prvku, je oblast povrchového prvku přijímače a je to úhel mezi normálou ke zdrojovému povrchovému prvku a směrem pozorování. $dS_{1}$ $dS_{2}$ $\varepsilon$

Poznámky

↑ GOST 8.332-78. Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Měření světla. Hodnoty relativní spektrální světelné účinnosti monochromatického záření pro denní vidění. (nedostupný odkaz) . Datum přístupu: 19. července 2012. Archivováno z originálu 4. října 2013. (neurčitý)
↑ Číslo 683 lm/W je přibližná hodnota , přesnější hodnota je 683,002 lm/ W. Podrobnosti najdete v článku Kandela . $K_{m}$
↑ GOST 8.417-2002. Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Jednotky množství. (nedostupný odkaz) . Získáno 19. července 2012. Archivováno z originálu 10. listopadu 2012. (neurčitý)
↑ GOST 7601-78. Fyzikální optika. Termíny, označení písmen a definice základních veličin Archivováno 30. listopadu 2021 na Wayback Machine .

Lehké množství
světelná energie Světelný tok Jas Síla světla Zářivost osvětlení Prostorové osvětlení osvětlení světelná expozice Prostorová expozice světla Objemová hustota světelné energie Integrální jas Objemová hustota světelné energie Objemová hustota intenzity světla Ekvivalentní jas