Spektral lyseffektivitet af monokromatisk stråling

Spektral lyseffektivitet af monokromatisk stråling
$K$
Dimension	JL -2 M -1 T 3
Enheder
SI	lm W -1
Noter
Skalar

Spektral lyseffektivitet af monokromatisk stråling er en fysisk størrelse , der karakteriserer det menneskelige øjes følsomhed over for udsættelse for monokromatisk lys . Benævnt har i International System of Units (SI) dimensionen lm / W. Det forældede navn er synlighed . $K(\lambda )$

Det er praktisk og hensigtsmæssigt at repræsentere lyseffektiviteten som et produkt af to faktorer: hvor er værdien nået ved maksimum, og er en dimensionsløs funktion af bølgelængden , som maksimalt antager en værdi lig med enhed. Funktionen kaldes den relative spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling , dens fysiske betydning er, at den repræsenterer den relative spektrale følsomhed af det gennemsnitlige (normale) menneskelige øje [1] . $K(\lambda )$ $K(\lambda )=K_{m}V(\lambda ),$ $K_{m}$ $K(\lambda )$ $V(\lambda)$ $V(\lambda)$

Definitioner

Som du ved, har en person to hovedmekanismer for opfattelsen af lys. En af dem realiseres ved hjælp af kegler med relativt høj lysstyrke og belysning og kaldes dagssyn . En anden - stang - finder sted ved lave værdier af lysstyrke og belysning og kaldes nattesyn [2] Disse mekanismer adskiller sig væsentligt fra hinanden både i størrelsen af lysfølsomhed og i arten af afhængigheden af følsomheden af øjet på bølgelængden af lyset, der virker på det. Følgelig bestemmes to forskellige funktioner af den relative spektrale lyseffektivitet i fotometri : en af dem er til dagssyn, den anden er til nattesyn. $V(\lambda)$ $V'(\lambda )$

Dagsyn

Definitionen baseret på måleproceduren er formuleret som følger [3] . $V(\lambda)$

Den relative spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling for dagsyn med en bølgelængde er forholdet mellem to strålingsfluxer, henholdsvis med bølgelængder og , der forårsager visuelle fornemmelser af samme styrke under præcist definerede forhold; i dette tilfælde er bølgelængden valgt på en sådan måde, at den maksimale værdi af dette forhold er lig med enhed. $V(\lambda)$ $\lambda$ $\lambda _{m}$ $\lambda$ $\lambda _{m}$

Målebetingelserne er især valgt således, at vinkelstørrelsen af synsfeltet ved målinger er 2 grader, hvilket svarer til vinkelstørrelsen af den centrale fordybning af macula af nethinden .

Resultatet af en masse arbejde, som begyndte i det 19. århundrede, var at opnå et sæt værdier for bølgelængdeområdet 380-770 nm. Værdierne blev opnået ved at beregne et gennemsnit af data opnået med deltagelse af et stort antal observatører. I 1924 godkendte den internationale kommission for belysning (CIE) [4] dette sæt som en standard, hvorefter det blev internationalt anerkendt og har været brugt som sådan indtil nu. I Den Russiske Føderation er denne standard også gyldig [3] . $V(\lambda)$ $V(\lambda)$

Afhængigheden er vist på figuren. Dens maksimum er placeret ved en bølgelængde på 555 nm. I SI -systemet er enheden for lysstyrke, candela , defineret på en sådan måde, at den maksimale lysudbytte af monokromatisk stråling til dagssyn er 683 lm/W [5] . Således gøres følgende: $V(\lambda)$ $K_{m}$ $K(\lambda )=683V(\lambda ).$

Nattesyn

Som en definition af lyseffektivitet i tilfælde af nattesyn er ovenstående formulering egnet efter passende udskiftning af navnet på den mængde, der bestemmes i den.

Som et resultat af at udføre de nødvendige målinger og undersøgelser blev afhængigheden opnået . Dens tabelværdier blev godkendt i 1951 af CIE som en standard. Det er vist grafisk på figuren. Som det ses af figuren er kurven forskudt i forhold til kortbølgelængdesiden, mens dens maksimum er 507 nm. $V'(\lambda )$ $V'(\lambda )$ $V(\lambda)$

Twilight vision

Både kegler og stænger deltager i skumringssyn på samme tid. I dette tilfælde ændres det relative bidrag fra receptorer af hver type med en ændring i belysningsniveauet, og lyseffektiviteten ændres også i overensstemmelse hermed. Derfor kan tusmørkesyn ikke forbindes med en standardfunktion, der beskriver den spektrale afhængighed af lyseffektivitet.

Brug

En person tilbringer den aktive del af sit liv hovedsageligt under sådanne lysforhold, når dagsynet fungerer. Ved at bruge det modtager han det meste af den visuelle information. Af disse grunde bruges dagslys-relateret spektral effektivitet hovedsageligt i praksis . Det er hende (sammen med koefficienten ), der ligger til grund for systemet af lysfotometriske størrelser . $V(\lambda)$ $K_{m}$

Systemet af fotometriske størrelser er indrettet på en sådan måde, at en vis lysmængde svarer til enhver energimængde . I tilfælde af monokromatisk lys beskrives forholdet mellem dem af relationen $X_{e}(\lambda )$ $X_{v}(\lambda)$

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

For ikke-monokromatisk lys har en sammenhæng, der ligner betydning, formen:

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

hvor er den spektrale tæthed af mængden . Den spektrale tæthed er defineret som forholdet mellem værdien , der kan tilskrives et lille spektralinterval placeret mellem og til bredden af dette interval: $X_{{e,\lambda }}(\lambda)$ $X_{e}(\lambda )$ $dX_{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

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

Under hensyntagen til den numeriske værdi viser det sig: $K_{m}$

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

Således gør brugen af relativ lyseffektivitet det muligt, ved at kende lysets energikarakteristika, at beregne dets lysparametre. $V(\lambda)$

Noter

↑ Følsomheden af øjet hos en bestemt observatør i normen kan afvige markant fra følsomheden af øjet hos en gennemsnitlig observatør. Forskelle bliver endnu mere signifikante med alder eller patologiske afvigelser fra normen.
↑ Skumringssyn skelnes også separat , når både kegler og stænger fungerer på samme tid.
↑ 1 2 GOST 8.332-78. Statssystem til sikring af ensartethed af målinger. Lysmålinger. Værdier af den relative spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling til dagssyn. (neopr.) . Statsdokumenter . Hentet 10. juli 2022. Arkiveret fra originalen 29. marts 2022.
↑ International Commission on Illumination (CIE) . Hentet 18. juni 2012. Arkiveret fra originalen 2. august 2011. (ubestemt)
↑ Tallet 683 lm/W er en tilnærmelse , en mere nøjagtig værdi er 683.002 lm/W. Se Kandela- artiklen for detaljer . $K_{m}$

Litteratur

Gurevich M. M. Fotometri. Teori, metoder og apparater. - L . : Energoatomizdat. Leningrad afdeling, 1983. - 272 s. - 7500 eksemplarer.
Gutorov M. M. Fundamentals af belysningsteknik og lyskilder. - M. : Energoatomizdat, 1983. - 384 s. — 20.000 eksemplarer.