Fotometria - Polski Serwis Naukowy

Fotometria – dział optyki dotyczący pomiarem wielkości charakteryzujących światło postrzeganych przez ludzkie oko w odróżnieniu od radiometrii, która dotyczy pomiarów energetycznych. W fotometrii istotne jest wrażenie jakie jest percypowane przez ludzkie oko na skutek stymulacji falą elektromagnetyczną. Punktem wyjścia fotometrii jest więc sposób funkcjonowania oka jako wybiórczego detektora widma elektromagnetycznego. Jednostki fotometryczne, w przeciwieństwie do radiometrycznych mogą służyć jako wskaźniki w eksperymentach psychofizycznych. Jednostki fotometryczne różnią się w swej naturze od radiometrycznych mniej więcej tak jak fon różni się od bela.

W radiometrii natężenie (intensywność) promieniowania to wielkość fizyczna określona jako strumień promieniowania wysyłany w jednostkowy kąt bryłowy.

Widzenie skotopowe (widzenie nocne, sklotopiczne) – termin oznaczający pracę ludzkiego narządu wzroku w warunkach skrajnie niekorzystnych, czyli przy znikomej ilości światła. W odbieraniu bodźców świetlnych biorą wtedy udział wyłącznie pręciki, natomiast czopki są zupełnie nieaktywne. Podczas widzenia skotopowego człowiek widzi świat pozbawiony barw, czyli np. taki jak na czarno-białym filmie. Możliwe jest wtedy wyłącznie rozróżnianie stopnia jasności elementów otoczenia, a i to przy niewielkiej gradacji tych stopni. Znacznie spada również rozdzielczość oka, czyli możliwość rozpoznawania szczegółów obrazu, nie występuje przy tym zjawisko szczególnie wysokiej rozdzielczości obrazu w środku pola widzenia, za które odpowiada plamka żółta (składająca się wyłącznie z czopków).

Fotometria a ludzkie oko

Wykres czułości spektralnej dla oka lub wykres skuteczności oświetlenia. Może nie widać tego wyraźnie, ale ludzkie oko jest najczulsze na fale o długości 555 nm (zielono-żółte)

Ludzkie oko nie jest równie wrażliwe na fale świetlne wszystkich długości. Fotometria stara się "wyprostować" tę niedogodność przez dobór wskaźników (jednostek), które są iloczynem obiektywnie zmierzonej wielkości światła danej długości, pewnej stałej oraz współczynnika czułości dla tej długości fali, który można odczytać z wykresu czułości spektralnej. Na wykresie widać, że oko inaczej zareaguje na światło o tym samym obiektywnym natężeniu, jeśli będzie się ono różnić długością fali. Warto pamiętać, że fotometria przyjmuje założenie, że wrażliwość ludzkiego oka odpowiada widzeniu fotopowemu, a nie widzeniu skotopowemu, dlatego może zdarzyć się, że przewidywania fotometrii nie sprawdzą się w oświetleniu ciemnym.

Widzenie fotopowe, widzenie dzienne — termin oznaczający pracę ludzkiego narządu wzroku w warunkach normalnych, czyli przy ilości światła wystarczającej do pełnego wykorzystania możliwości zmysłu wzroku. W praktyce widzenie fotopowe dotyczy przeważającej większości sytuacji, w których pracuje ludzkie oko.

Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego - podczerwieni i ultrafioletu - zwane światłem niewidzialnym.

Wielkości i jednostki fotometryczne

Światłość

Światłość (natężenie źródła światła) – jest to stosunek strumienia świetlnego $F\,$ do kąta bryłowego $\Delta \Omega\,$ , a więc:
$I_v(\lambda)= 683\,\overline{y}(\lambda) I(\lambda) \quad$

- $I_v(\lambda)\,$ to światłość w kandelach,
- $I(\lambda)\,$ – natężenie promieniowania (W/sr),
– $\overline{y}(\lambda)$ jest współczynnikiem z wykresu.
Podążając za wcześniejszą intuicją możemy powiedzieć, że kandela to stosunek "subiektywnego wata" – lumena do steradiana.

Natężenie oświetlenia

Natężenie oświetlenia (oświetlenie) – jest to stosunek strumienia świetlnego do powierzchni, która jest oświetlona.

Psychofizyka - dział psychologii zajmujący się głównie zależnościami między fizycznymi właściwościami bodźców, działających na zmysły a wrażeniami psychicznymi, jakie się wtedy pojawiają.

Radiometria - dział fizyki i metrologii zajmujący się ilościowymi pomiarami energii promieniowania i wielkości fizycznych z nią związanych. Zbliżoną dziedziną jest fotometria, która również zajmuje się pomiarami energii promieniowania, ale jedynie w aspekcie wpływu na wrażenia wzrokowe w oku ludzkim (z uwzględnieniem czułościu spektralnej oka).

$E_v(\lambda)= {F \over {\Delta S}}$

- $E_v(\lambda)\,$ – natężenie oświetlenia, dane w luksach
- $F\,$ – strumień świetlny,
- $\Delta S\,$ – oświetlona powierzchnia.

Zobacz też

mikrofluorymetria

przegląd zagadnień z zakresu fizyki

Przypisy

Brightness and Night/Day Sensitivity