Нужны доноры

3. Светоощущение и зрительная адаптация

Основные фотометрические понятия и единицы

Фотометрия основана главным образом на тех же принципах, что и радиометрия. Мощность лучевого потока измеряется в ваттах (Вт), световой поток — в люменах: 1 лм — световой поток от источника света силой в 1 канделу (кд) в пределах одного стерадиана, т.е. прямого угла определенной направленности, составляющего четвертую часть шара. Однако если лучевая энергия поддается физическим измерениям и может быть оценена в ваттах в секунду (Вт • с), т.е. в джоулях (Дж), то, выражая "световую энергию" (Q) в люменах в секунду (лм • с), невозможно обойтись без корректив, основанных на психофизической оценке яркости излучений с различной длиной волн видимого диапазона.

При фотометрии спектральную чувствительность глаза определяют с помощью достаточно простых опытов (рис.3.1). На фоне (С), равномерно освещенном, т.е. в условиях световой адаптации, или равномерно затемненном, т.е. при темновой адаптации, обследуемому предлагается подравнять по яркости два разноокрашенных полуполя (А и В). Одно из них является эталоном, а мощность излучения другого (в Вт) изменяют до тех пор, пока их яркостные характеристики полностью не совпадут. Этот процесс называют гетерохромным яркостным сравнением. Количество ватт на единицу площади, которое потребуется для выравнивания субъективного ощущения яркости, и определит относительную роль длины волны (рис. 3.2).

В пределах видимого диапазона электромагнитного излучения, как следует из рис. 3.2, а, мощность лучевого потока (в ваттах) по мере удлинения волны неуклонно возрастает. Вместе с тем, судя по кривой б, относительная яркость увеличивается только до уровня 555 нм (в глазу, адаптированном к свету) или 510 нм (в глазу, адаптированном к темноте), а дальше резко снижается. При комплексной оценке световой энергии (с переводом ее величины из ватт в люмены) кривая светового потока (при сложении а и б) примет вид В.

При такой интегральной оценке всех составляющих световая энергия (Q), по W.Hart (1987), может быть выражена формулой:

где U? — спектральное распределение лучевой энергии; V? — коэффициент функции фотопической яркости (с максимумом 1,0 при длине волны 555 нм на свету); 685 — константа пересчета величин в люменах на значение, выраженное в ваттах (при длине волны 555 нм). Таким образом, световой поток (F) является фотометрическим эквивалентом лучевого потока (Р); его измеряют в люменах, оценивают по способности проводимой световой энергии (лм • с) вызывать зрительные ощущения.

Интенсивность света (I), которая является фотометрическим эквивалентом интенсивности излучения (J), оценивают по световому потоку в рамках прямого угла или стерадиана (стр) определенной направленности и выражают в канделах (кд), рассчитываемых как количество люменов на стерадиан (лм/стр). Освещенность (Е) — фотометрический эквивалент плотности излучения (Н). Это световой поток, приходящийся на единицу площади, который измеряют в люксах (лк), рассчитываемых как количество люменов на квадратный метр (лм/м2).

Яркость (L) — наиболее распространенный фотометрический критерий, понятие яркости эквивалентно понятию мощности излучения. Это интенсивность света (I), излучаемого или отражаемого источником, приходящаяся на единицу площади его поверхности. Обычно яркость выражают в канделах на 1 м2 (кд/м2), но применяют и другие единицы, любую из которых можно свести в конечном счете к количеству кандел на единицу площади измеряемого источника света.

Основные единицы, используемые в фотометрии.

Единицы интенсивности света (I): 1 кд = 1 лм/стр (1 стерадиан — единица прямого угла: со = 74 % сферы).

Единицы освещенности (Е): 1 люкс (лк) — метр-кандела= 1 лм/м2.

Единицы яркости (L):
1 нит (нт) = 1 кд/м2.
1 стильб = 1 кд/см2.
1 апостильб (асб) = 1 кд/я м2 (область круга радиусом 1 м).
1 ламберт (лб) = 1 кд/я см2 (область круга радиусом 1 см).

Единицы освещенности сетчатки:
1 троланд — освещенность сетчатки глаза, смотрящего на поверхность, яркость которой равна 1 кд/м2 через зрачок, искусственно суженный до площади 1 мм2.

Для упрощения перерасчета одних единиц яркости в другие можно использовать следующие данные:
1 нит = 0,3142 миллиламберт.
1 ламберт =10 000 апостильб.
1 ламберт = 0,318 стильб.
1 ламберт = 3183 нит.

Обычно применяемый в статической периметрии апостильб в 3 раза меньше нита, в 10 000 раз меньше ламберта и в 30 000 раз меньше стильба. Виды и единицы излучения, фотометрические единицы и их взаимотношения представлены также в табл. 3.1.