Związek między wielkościami energetycznymi i wielkościami świetlnymi

Widmo energii promienistej zwane światłem jest ograniczone i zawiera się w przedziale ok. 380 nm do 780 nm. Fale o długościach krótszych (tzw. ultrafioletowe) lub dłuższe (tzw. podczerwone) nie wywołują wrażenia wizualnego.

W przypadku przyrządów optycznych przeznaczonych do obserwacji wizualnej zagadnienia oświetlenia i jego odbioru związane są z ludzkim okiem. Jest ono selektywnym odbiornikiem promieniowania elektromagnetycznego, wykazuje czułość zależną od długości fali bądź częstotliwości bodźca. Czułość zależy ponadto od mechanizmu widzenia, który samoczynnie dostosowuje się do warunków oświetleniowych uaktywniając właściwe fotoreceptory rozmieszczone na siatkówce oka.

Zdolność widzenia zależy od:

  • luminacji (miara jaskrawości) przedmiotu i tła,
  • kontrastu,
  • barwy przedmiotu i tła,
  • wielkości przedmiotu,
  • czasu obserwacji ,
  • położenia względem osi widzenia,
  • ruchu w polu widzenia,
  • nierównomierności luminacji przedmiotu i tła. 

Korzystne jest wprowadzenie nowych wielkości i jednostek, uwzględniających własności spektralne oka. Ten dział pomiarów energetycznych nazywa się fotometrią wizualną.

Cały system wielkości i jednostek fotometrycznych przyjmuje za podstawę względną czułość widmową oka ludzkiego przy widzeniu fotopowym (dziennym V(λ) , czyli przy ilości światła wystarczającej do pełnego wykorzystania możliwości zmysłu wzroku), kiedy jest ono najbardziej uczulone na promieniowanie o długości fali λ=555 nm.

 

Krzywa czułości względnej oka ludzkiego dla widzenia dziennego V(λ) i nocnego V'(λ).

 

Względna widmowa czułość V(λ) mówi zatem, ile razy strumień światła dla dowolnej długości fali λ jest mniejszy niż strumień światła dla λ = 555 nm przy założeniu, że moc źródła promieniowania w kierunku obserwacji jest dla obu długości fal jednakowa.

Ireneusz Owczarek   ©  CMF PŁ 2014