Световой поток

Световое ощущение у человека создает электромагнитное излучение с длиной волны в вакууме в диапазоне примерно от 400 до 760 нм, причем каждой длине волны в этом диапазоне соответствует определенное цветовое ощущение.

Опыты показали, что лучистые потоки, одинаковые, но соответствующие различной длине волны, вызывают неодинаковое раздражение окончаний светочувствительного нерва на сетчатке глаза и поэтому создают световые ощущения, отличающиеся не только по цвету, но и по интенсивности. Наиболее чувствителен наш глаз к излучению с длиной волны 555 нм (зеленый цвет). Одинаковые лучистые потоки с длиной волны, большей или меньшей 555 нм, создают более слабое световое ощущение. Чтобы оценить эту разницу количественно, поступим следующим образом.

Возьмем источники монохроматического излучения разных цветов, но одинаковой мощности (например, в 1 Вт) и будем поочередно сравнивать их в одинаковых условиях с источником излучения с длиной волны 555 нм, мощность которого можно регулировать. Тогда для каждого монохроматического источника мы сможем подобрать такую мощность эталонного источника с длиной волны λ = 555 нм, чтобы световые ощущения, создаваемые этими источниками, были одинаковы по интенсивности. Для сравнения источников можно, например, освещать ими соседние участки одного текста, добиваясь одинаковой четкости (удобства чтения).

Назовем отношение найденной из таких опытов мощности эталонного источника с длиной волны λ = 555 нм к мощности сравниваемого с ним монохроматического источника коэффициентом относительной видности. Оказывается, например, что лучистый поток оранжевых лучей λ = 610 нм) мощностью в 1Вт создает световое ощущение такой же интенсивности, как поток зеленых лучей (λ = 555 нм) мощностью 0,5 Вт. Значит, для длины волны λ = 610 нм коэффициент относительной видности K = 0,5. На рис. 33.2 показана полученная с помощью таких опытов зависимость коэффициента видности от длины волны излучения в вакууме. (Ясно, что для λ = 555 нм на K = 1). Этот график называют кривой относительной видности или кривой спектральной чувствительности глаза. Заметим, что ночью кривая спектральной чувствительности глаза несколько сдвигается в сторону коротких длин волн, т. е. влево.

Из изложенного выше следует, что лучистый поток, создающий у людей световое ощущение, выражать в ваттах очень неудобно. Поэтому для оценки действия излучения на глаз пользуются световым потоком Ф. Световым потоком называют ту часть потока излучения, которая вызывает в глазу ощущение света и оценивается по световому ощущению.

Раздел оптики, занимающийся измерениями светового потока, изучением характеристик источников света и освещенностей предметов, называют фотометрией (от греч. «фотос» — свет). Отметим еще, что часть электромагнитного излучения, вызывающую световые ощущения, часто называют световым излучением, количественным выражением которого и является световой поток Ф.