Сила света. Единицы силы света и светового потока

Световой поток Ф всегда создается каким-либо источником света. Реальные источники света излучают световой поток по различным направлениям неравномерно.

Величина, которая характеризует зависимость светового потока, испускаемого источником света, от направления излучения, называется силой света J. Сила света источника малых размеров измеряется световым потоком, испускаемым этим источником внутрь единичного телесного угла в заданном направлении:

J=Ф/Ω (33.3)

Для реального источника света при определении силы света в каком-либо направлении измеряют световой поток Ф в малом угле Ω и затем находят J по формуле (33.3). Если же сила света источника слабо зависит от направления, то формула (33.3) будет справедлива и для больших углов Ω. В дальнейшем мы будем считать силу света точечного источника по всем направлениям одинаковой.

В СИ единица силы света кандела (от лат. «кандела» — свеча) является шестой основной единицей. Канделой (кд) называют 1/60 силы света, создаваемой 1 см² плоской поверхности платины при температуре ее затвердевания (2046 К) по направлению перпендикуляра к этой поверхности.

Для источников света, сила света которых зависит от направления, иногда пользуются средней сферической силой света J_ср. Ее находят из соотношения:

J_ср = Ф_п/4π (33.4)

где Ф_п — полный световой поток лампы.

Выведем единицу светового потока в СИ:

Ф = JΩ = 1 кд * 1 ср = 1 лм.

В СИ за единицу светового потока принят люмен (лм). Люменом называют световой поток, испускаемый точечным источником света в 1 кд внутрь телесного угла в 1 ср.

Так как полный телесный угол содержит 4π стерадиан, то полный поток, испускаемый точечным источником света, выразится формулой:

Ф_п = 4πJ (33.5)

Измерения показали, что 1 лм монохроматического светового потока с длиной волны 555 нм соответствует лучистому потоку в 0,00161 Вт, т.е. 1 Вт такого излучения составляет 621 лм.

В применении к электрическим лампам количество люменов светового потока Ф, которое приходится на один ватт мощности Р электрического тока в лампе, называют световой отдачей k лампы:

k = Ф/Р. (33.6)

Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет среднюю сферическую силу света около 100 кд. Полный световой поток такой лампы, подсчитанный по формуле (33.5), составляет Ф_п = 4*3,14*100 кд = 1256 лм, а световая отдача равна 12,6 лм/Вт. Световая отдача ламп дневного света в несколько раз выше, чем у ламп накаливания.