Фотометрия - раздел физ. оптики и метрологии, в к-ром рассматриваются энергетич. характеристики
оптич. излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия
с веществом. При этом энергия излучения усредняется по малым интервалам времени,
к-рые, однако, значительно превышают период исследуемых эл--магн. колебаний.
Ф. включает в себя как эксперим. методы и средства измерений фотометрич. величин,
так и опирающиеся на эти величины теоретич. положения и расчёты.
Осн. энергетич. понятием
Ф. является поток излучения Фе, имеющий физ. смысл мощности,
переносимой эл--магн. излучением. Пространств. распределение Фе
описывают энергетические фотометрические величины ,производные от потока
излучения по площади и (или) телесному углу. Импульсное оптич. излучение, существующее
в интервале времени, меньшем времени наблюдения, описывают распределением фотометрич.
величин во времени и интегральными по времени фотометрич. величинами, такими,
как освечивание энергетическое, экспозиция, интегральная (по времени)
яркость .В узком смысле Ф. иногда называют измерения и расчёт световых
величин, т.е. редуцированных фотометрических величин, в соответствии
со спектральной чувствительностью т. н. среднего светлоадаптированног
о человеческого глаза (см. Спектральная световая эффективность ).Применяются
и др. редуцированные фотометрич. величины. Изучение зависимостей фотометрич.
величин от длины волны излучения и спектральных плотностей энергетич. величин
составляет предмет спектрофотометрии и спектрорадио-метрии. Фундаментальный
для Ф. закон E=I/r2, согласно к-рому освещённость Е изменяется
обратно пропорцион. квадрату расстояния r от точечного источника с силой
света I, был сформулирован И. Кеплером (I. Kepler) в 1604. Однако основоположником
эксперим. Ф. считают П. Бугера (P. Bouguer), предложившего в 1729 визуальный
метод количеств. сравнения источников света: установление равенства освещённостей
соседних поверхностей путём изменения расстояний до источников. Методы визуальной
Ф. применяются в отд. случаях и ныне и в результате работ отечеств. учёных,
к-рые ввели понятие эквивалентной яркости, распространены на область малых яркостей.
Начатое И. Г. Ламбертом
(I. H. Lambert) в 1760 развитие теоретич. методов Ф. нашло обобщённое выражение
в теории светового поля, доведённой до стройной системы А. А. Гершуном в 30-х
гг. 20 в. Совр. теоретич. Ф., в к-рой используется понятие светового вектора, распространена на мутные среды .Теоретич. Ф. основывается на соотношении
dФe=LedG, выражающем в дифференц. форме
закон квадратов расстояний; здесь dФe-дифференциал
потока излучения элементарного пучка лучей, dG - дифференциал геометрического
фактора (меры множества лучей), Le-энергетич. яркость
излучения.
Фотометрич. свойства веществ
и тел характеризуются коэф. пропускания t, коэф. отражения r и коэф. поглощения
a, к-рые для одного и того же тела связаны очевидным соотношением t+r+a=1 .
Ослабление потока излучения узконаправл. пучка при прохождении через вещество
описывается Бугера - Ламберта - Бера законом.
Эксперим. методы Ф. основаны
на абс. и относит. измерениях потока излучения разл. селективными и неселективными
приёмниками излучения. Для определения размерных фотометрич. величин применяют
фотометры либо с непосредств. сравнением неизвестного и известного потоков
излучения, либо предварительно градуированные в соответствующих единицах измерения
энергетич. или редуцированных фотометрич. величин. В частности, для передачи
значений световых величин обычно применяют сличаемые с государств. световым
эталоном (эталоном одной из осн. единиц СИ - канделы)рабочие
эталоны - светоизмерит. лампы (источники с известными фотометрич. характеристиками).
В Ф. лазерного излучения
в осн. используются неселективные приёмники излучения, сличаемые с государств.
эталонами мощности и энергии когерентного излучения лазеров.
Измерение безразмерных величин t и r выполняется фотометрами с применением относит.
методов, путём регистрации отношения реакций линейного приёмника излучения на
соответствующие потоки излучения. Применяется также уравнивание реакций линейного
или нелинейного приёмника излучения изменением по определ. закону в известное
число раз сравниваемых потоков излучения.
Эксперим. методы Ф. импульсного
излучения, т.н. и мп у л ь с н о й Ф., возникли на рубеже 19 и 20 вв. в результате
исследований проблесковых огней маяков и светосигнальных устройств. Во 2-й пол.
20 в., в связи с широким распространением импульсных источников оптич. излучения
(импульсных ламп, лазеров, светодиодов и др.), методы импульсной Ф. были существенно
развиты с использованием импульсной эл--измерит. техники, обработки сигналов
в реальном масштабе времени, цифровой вычислит. техники и статистич. приёмов
обработки измерит. информации. В 80-х гг. 20 в. также были развиты методы Ф.
малых оптич. потерь в слабопоглощающих средах (кристаллах, стёклах, жидкостях
и газах), высокоотражающих зеркалах, просветлённых поверхностях, чёрных телах,
световодах, волоконно-оптич. кабелях и иных объектах, где отражение, рассеяние
и поглощение излучения приводят к потерям энергии.
Теоретич. и эксперим. методы Ф. находят применение в светотехнике и технике сигнализации, в астрономии и астрофизике для исследования космич. источников излучения (см. Астрофотометрия)при расчёте переноса излучения в плазме газоразрядных источников света и звёзд, при хим. анализе веществ, в пирометрии, при расчётах теплообмена излучением и во мн. др. областях науки и производства.
|
|
 |
