Radiometrie a fotometrie. Veličina Jednotka Značka. svítivost candela cd

Transkript

1 Úvod do asrové tchniky KFE FJFI Jakub Svoboda, Ptr Koranda, 004. Zákadní jdnotky fotomtri: Radiomtri a fotomtri Vičina Jdnotka Značka svítivost canda cd.. kanda kanda j svítivost zdroj, ktrý v daném směru vysíá monochromatické zářní o kmitočtu hrtzů a jhož zářivost v tomto směru j /683 wattu na stradián.. Dopňkové jdnotky: Vičina Jdnotka Značka rovinnýúh prostorový úh radián stradián rad sr radián rovinný úh svřný dvěma poopřímkami, ktré na kružnici opsané z jjich počátčního bodu vytínají obouk o déc rovné jjímu pooměru. stradián prostorový úh s vrchom v střdu kuové pochy, ktrý na této poš vytíná část s obsahm rovným druhé mocnině pooměru této kuové pochy. Prostorový úh Ω v vztahu k rovinnému úhu θ (např. divrgnc svazku) můžm vyjádřit: θ Ω= π Prostorový úh j určn vikostí pochy vyťaté obcnou kužovou pochou na povrchu kou o jdnotkovém pooměru, jjíž střd j totožný s vrchom kužové pochy. Prostorový úh s obvyk označuj jako vká omga Ω. Jdnotkou j stradián [sr]. sr j prostorový úh odpovídající jdnotkové poš (A = m ) na povrchu jdnotkové kou (r = m); jho vrcho j totožný s střdm kou. Ω = A / (r r) [sr; m, m, m]. Prostorový úh vrchíku kou, ktrý má výšku v j Ω = π r v / (r r) [sr; m, m, m, m ].. Radiomtrické vičiny..zářivý tok Každé těso j zdrojm ktromagntického vnění, vyzařuj tdy nrgii, ktrá s nazývá zářivou nrgií (U ). Podí zářivé nrgi a doby, za ktrou bya vyzářna j vyzařovaný výkon, ktrý s nazývá zářivý tok (Φ ). Jdnotkou zářivého toku j W. Určitou pochou prochází zářivý tok W, jstiž při ustáných poměrch projd touto pochou zářivá nrgi jou za skundu...zářivost Zářivost (I ) určitého zdroj v určitém směru j podí mntu zářivého toku vyzařovaného do maého prostorového úhu a tohoto prostorového úhu.

2 I = / V případě izotropního zdroj patí také I = Φ/Ω. Jdnotkou j W.sr -..3.Intnzita vyzařování Intnzita vyzařování (H ) v daném místě povrchu zdroj j podím mntu zářivého toku vystupujícího z mntu pochy a tohoto mntu pochy H = / V případě izotropního zdroj patí také H = Φ /S. Jdnotkou j W.m -.4.Spktrání vyzařování Spktrání vyzařování (H ) charaktrizuj spktrání sožní zářní pošného zdroj. Lokání spktrání vyzařování j určno podím mntu dh vyzařovaného v maém intrvau d a tohoto intrvau: Jdnotkou j W.m Fotomtrické vičiny H = dh /d 3..Vnímání ktromagntického vnění zrakovým orgánm. Zrakový orgán čověka nvnímá ktromagntické vnění v všch vnových dékách stjně fktivně. Tu část ktromagntického spktra, na níž j zrakový orgán citivý nazývám světm. Za světo považujm ktromagntické vnění v rozsahu vnových dék od 380 nm do 760 nm, přičmž uvdné hranic jsou individuáně variabiní. Rcptorm světa v oku jsou čípky a tyčinky. Ektrická sožka světné vny v nich vyvoává fotochmický děj, zapříčiňující vznik ktrických pusů, postupujících po nrvových váknch přs synaps a daší buňky do zrakových cntr v mozku. Čípky obsahují tři druhy chmických átk (tři druhy čípku), citivých na různé části spktra (modrocitivé, znocitivé a črvnocitivé). Tím j umožněno vnímání barv. Úhrnná spktrání citivost čípků má maximum pro vnovou déku = 550 nm. Čípky jsou aktivní v dn - tzv. fotopické vidění. Tyčinky obsahují jdinou chmickou átku - rodopsin - tudíž myjí všchny tyčinky stjnou spktrání odzvu a numožňují vnímaní barv, pouz odstínů šdi. Maximum citivosti j pro vnovou déku = 507 nm (mírně variabiní hodnota). Tyčinky jsou aktivní za tmy - skotopické vidění. Posuv "spktrání citivosti" j znám jako Purkyňův jv. 3..Spktrání světná účinnost zářní Spktrání světná účinnost zářní (světná účinnost monofrkvnčního zářní) (K ) j mpirická funkc vnové déky vyjadřující fkt, ktrý vyvoá spktrání zářivý tok v zrakovém orgánu. Tato dfinic nní mtroogická, a vychází z schématu tori vidění. Vztahuj s na "průměrný" zrakový orgán. Funkc má různé hodnoty pro vidění fotopické a skotopické Světný tok Součinm funkcí Φ.Κ pro fotopické vidění obdržím novou funkci nazývanou spktrání světný tok. Pocha pod grafm této funkc v intrvau od nuy do nkončna udává světný tok Φ (ktrý j

3 tdy intgrám zmíněného součinu od nuy do nkončna). Jdnotkou světného toku j umn (m). Světný tok j anaogickou fotomtrickou vičinou k zářivému toku. Světný tok vyjadřuj schopnost zářivého toku vyvoat zrakový vjm. Označuj s Φ. Jdnotkou j umn [m]. V praxi s používá jdnotka kioumn ( km = 000 m) Svítivost Svítivost (I)j podí mntu světného toku a npatrného prostorového úhu, do ktrého j tnto světný tok vyzařován: Pro izotropní zdroj patí I = Φ/Ω. I = / Z hdiska mtroogi j však svítivost zákadní fyzikání vičinou. Mtroogicky nní jinak dfinována. Jjí jdnotkou j kanda (cd). Kanda j svítivost v daném směru zdroj, ktrý vysíá monofrkvnční zářní frkvnc Hz a jhož zářivost v tomto směru činí (/683) wattů na stradián. Svítivost j anaogickou fotomtrickou vičinou k zářivosti. Udaná frkvnc odpovídá vn. déc 556 nm, tdy přibižně maximu fotopické spktrání účinnosti monofrkvnčního zářní. Svítivost bodového zdroj I do určitého směru j rovna světnému toku obsažném v jdnotkovém prostorovém úhu. Tdy [ ] I = / cd; m, sr Jdnotkou j kanda [cd]. Dfinic d ČSN 0 00: Kanda j svítivost črného těsa komo k povrchu jhož vikost j Patiny (045 K) a taku 0 35 Pa Jdnotka světného toku m při tpotě tuhnutí 3.5.Jas Jak j výš zmíněno, j jdnotkou světného toku umn (= cd.sr).bodový světný zdroj vysíá do prostorového úhu sr světný tok m, j-i svítivost tohoto zdroj v všch směrch kanda. Jasm (L) j difrnciání podí svítivosti I npatrné pošky povrchu zdroj v směru pozorování a komého průmětu S n této pošky do tohoto směru L = di/ n = di/(.cosα), kd α j úh svřný směrm pozorování a normáou pošky. Jdnotkou j cd.m -. Kanda na čtvrční mtr j jas zdroj, jhož svítivost na m zdánivé pochy zdroj j rovna kanda. Zdánivou pochou s přitom rozumí vikost průmětu skutčné pochy do roviny komé k směru zářní. Jas j dfinován jako podí svítivosti di mntární pochy o obsahu zdroj v zvoném směru α a komého průmětu této pochy v tomto směru šířní: L di = Jdnotkou j [cd.m - ]..cos α

4 Obr.. Poznámka k dfinici jasu Osvětní Osvětní (E) j podí mntu světného toku a pošného mntu, na ktrý tnto světný tok dopadá: E = / Při rovnoměrném rozožní světného toku patí E = Φ /S. Jdnotkou osvětní j ux (x).lux j osvětní pochy na jjíž čtvrční mtr dopadá rovnoměrně rozožný světný tok umnu. Poznamnjm, ž v této dfinici nní požadován komý dopad světného toku na pochu. Obr.. Poznámka k dfinici osvětní. Souhrn Raadiomtrické jdnotky Spktrání jdnotky Fotomtrické jdnotky Zářivý tok Spktrání zářivý tok Světný tok Φ [ W ] Φ d Φ [ m ] ] (umn) Φ = Φ d L Intnzita vyzařování H = [ (zářivý tok z pochy) Ozářní E = [ I (zářivý tok do pochy) Zářivost = W sr d Ω [ (zářivý tok do prostorového úhu) Zář = sr ] [ (zářivý tok z pochy do prostorového úhu) L pocha pod křivkou Spktrání intnzita vyzařování H = [ 3 Spktrání ozářní E = [ 3 Spktrání zářivost I = [ sr ] Spktrání zář 3 = [ sr ] Světní H = [ m m Osvětní E = [ m m = [ x ] (ux) Svítivost I = [ m sr ] = [ cd ] d Ω (canda) Jas L = cd sr ] = [ nt ] [ m m ] = [ (nit) m

5 Poznámky Odvozní vzorc pro stradián: Dfinic: =.d d dr (.d ) r r Ω = π r dr π r dα π sinα dα = = π sinα dα = = = Ω = π ( cosβ) Náhrada: S π r Ω = = r = tgβ nbo r = sinβ β 0 Použitá itratura:. Šindář V, Smrž L, Nová soustava jdnotk (SPN Praha, 989)