Сила света

Cила света I – это пространственная плотность светового потока в заданном направлении:

I_a = dФ/dw,

где Ф – световой поток, лм;

w – телесный (пространственный) угол (рис. 8) с вершиной в точке расположения источника света, в пределах которого равномерно распределен этот световой поток, ср.

За единицу телесного угла – стерадиан (ср) – принимается угол, который, имея вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности сферический участок, по площади равный квадрату радиуса. Следовательно, для того чтобы вычислить телесный угол в стерадианах, надо площадь, которую он вырезает на поверхности сферы, описанной из его вершины, разделить на квадрат радиуса этой сферы: ω = S/R².

Телесный угол сферы равен 4π.

Единицей силы света в соответствии с решением, принятым 13-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1967 г., служит кандела (кд). Кандела – основная единица в системе Си наравне с метром, килограммом, секундой, ампером и др.

Кандела (1 кд = 1 лм/ср) определяется как 1 / 60силы света, излучаемой в перпендикулярном направлении элементом поверхности черного тела площадью 1 см² при температуре затвердевания платины (2042 К).

Широкое практическое применение имеют так называемые «кривые силы света». Познакомимся с этим понятием.

Если изобразить силу света источника во всех возможных направлениях в виде радиуса-вектора, то концы этих радиусов-векторов образуют в пространстве некую поверхность. Эту поверхность принято называть фотометрической поверхностью (поверхностью силы света).

Фотометрическая поверхность – поверхность, образованная концами радиусов-векторов, пропорциональных силе света источника в разных направлениях.

Фотометрическая поверхность ограничивает собой фотометрическое тело.

Кривая силы света (КСС) – это кривая, которая получается при рассечении фотометрического тела меридиональной плоскостью.

Если фотометрическое тело является телом вращения, то для его характеристики достаточно одного сечения, т.е. одной кривой. Если не является – то используют три кривые, полученные при рассечении тела тремя разными меридиональными плоскостями. Кроме того, для сокращения места, как правило, показывают лишь ту часть кривой, которая расположена вправо от начала координат, отбрасывая точно такую же левую часть.

КСС принято строить для условной лампы (со световым потоком 1000 лм)в полярных координатах, разбивая всё пространство на 18 зональных телесных углов с границами 0°, 10°, 20° и т.д.

Как правило, реальные КСС имеют достаточно сложную форму, которую трудно выразить аналитически (подробнее они рассмотрены в теме «Световые приборы», с. 73). Однако некоторые из них в большей или меньшей степени могут приближаться к некоторым идеализированным кривым.

- Равномерно светящийся шар (рис. 9 а). Сила света Ia во всех направлениях одинакова, а КСС – это окружность с центром в начале координат: I_a = I₀ – const.

- Диск, у которого светится одна сторона (рис. 9 б). Для такого источника света фотометрическое тело представляет собой шар, лежащий на поверхности. КСС – окружность с диаметром, равным силе света I₀ для направления 0°. Сила света I_a для произвольного направления α:
I_a = I₀ cos α.

Тела, которые обладают такой КСС, называют косинусными излу­ча­телями.

-

Цилиндр, у которого светится боковая поверхность (рис. 9 в). Для такого источника света фотометрическое тело представляет собой тор, опоясывающий цилиндр. КСС – окружность с диаметром, равным силе света I₉₀ для направления 90°. Сила света I_a для произвольного направления α: I_a = I₉₀ sin α.