Οπτική και κύματα Δημήτρης Παπάζογλου Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών Πανεπιστήμιο Κρήτης Φωτομετρία - Ραδιομετρία

Transcript

1 Οπτική και κύματα Δημήτρης Παπάζογλου Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών Πανεπιστήμιο Κρήτης Φωτομετρία - Ραδιομετρία

2 Φωτομετρία - Ραδιομετρία Ραδιομετρία: αναφέρεται σε όλο το φάσμα της Η/Μ ακτινοβολίας Φωτομετρία: Αναφέρεται μόνο στην ορατή περιοχή του φάσματος Στην φωτομετρία ανιχνευτής αναφοράς είναι ο ανθρώπινος οφθαλμός Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g Φασματική ευαισθησία του ανθρώπινου οφθαλμού καμπύλη σχετικής ευαισθησίας τυπικού ανθρώπινου οφθαλμού Η σχετική φασματική ευαισθησία στην φωτοπική όραση είναι η καμπύλη αναφοράς για τους φωτομετρικούς ανιχνευτές Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g

3 Τυπικά μεγέθη εκπομπής Μια πηγή μπορεί να έχει συνεχές ή διακριτό φάσμα εκπομπής Συνεχές φάσμα διακριτό φάσμα εκπεμπόμενη ισχύς ( ) d 1 φασματική κατανομή εκπεμπόμενης ισχύος Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g Στερεά γωνία S Σημείο παρατήρησης S επιφάνεια μονάδα 1 s (στερακτίνιο) Τυχαία σφαίρα ακτίνας Τομή της σφαίρας με την κωνική προβολή της επιφάνειας 4 Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g

4 Ροή ακτινοβολίας εκφράζει την ροή της ενέργειας ανά μονάδα χρόνου μέσω μιας επιφάνειας S Φωτεινή ροή (Luminus flux) Ραδιομετρική ροή (Radiant flux) dq dt dq dt lm (lumn) W (Watt) Ραδιομετρική ροή 1 W μονοχρωματικής ακτινοβολίας στο μέγιστο της οφθαλμικής ευαισθησίας (554 nm) ισοδυναμεί με 680 lm Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g Ένταση φωτεινής πηγής εκφράζει το πηλίκο της ροής ακτινοβολίας μέσω μιας επιφάνειας S ανά μονάδα στερεάς γωνίας Φωτεινή ένταση (Luminus intnsity) Ραδιομετρική ένταση (Radiant intnsity) I d d I d d cd (candla) W/s 1 cd ορίζεται ώς το 1/60 της φωτεινής ισχύος που εκπέμπεται από επιφάνεια 1 cm Pt που βρίσκεται σε θερμοκρασία τήξεως Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g

5 Σχέση candla με lumn 1lm 1cd 1s Τυπικές τιμές φωτεινής έντασης κερί ~ 1 cd λαμπτήρας πυρακτώσεως 40 W λαμπτήρας πυρακτώσεως 100 W λάμπα τόξου 40 cd 130 cd 000 cd Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g Φωτεινή εκπομπή εκφράζει την ροή ακτινοβολίας ανά μονάδα επιφάνειας της πηγής Φωτεινή εκπομπή (Luminus mittanc) M lm/m d da Ραδιομετρική εκπομπή (Radiant mittanc) M d W/m da Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g

6 Λαμπρότητα εκφράζει την ένταση της φωτεινής πηγής ανά μονάδα επιφάνειας της κάθετα σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση Λαμπρότητα (Luminac) Ραδιομετρική λαμπρότητα (Radianc) di L da cos L di dacos cd/m W/(sm ) Μια ιδανική διάχυτα ανακλαστική επιφάνεια έχει σταθερή λαμπρότητα και ονομάζεται Λαμπερτιανή (Lambtian) Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g Φωτισμός εκφράζει την ροή ακτινοβολίας μέσω μιας επιφάνειας S ανά μονάδα επιφάνειας. Φωτισμός (Illumination) Ένταση ακτινοβολίας (Iadianc) E d ds I d ds lx (lux) W/m 1lux 1 lumn / m Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g

7 Τυπικές τιμές φωτισμού φωτισμός από αστέρια φωτισμός από πανσέληνο νυκτερινός φωτισμός δρόμου τυπικός φωτισμός δωματίου φωτισμός ανάγνωσης φωτισμός για λεπτομερή εργασία τυπική φωτεινή ημέρα άμεσος ηλιακός φωτισμός ~ 10-4 lx 0. lx 0 lx 100 lx 500 lx lx ~ 10 4 lx ~ 10 5 lx Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g Βασικές αρχές της φωτομετρίας ένταση φωτεινής πηγής φωτισμός I E S S I cos E S Scos νόμος φωτισμού Στερεά γωνία Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g

8 E E I I συνθήκη ίσων φωτισμών Αξιοποιώντας την παραπάνω συνθήκη μπορούμε να μετρήσουμε την ένταση μιας άγνωστης πηγής συγκρίνοντας την με τον φωτισμό ενός κεριού Ix Icandl cd x x 1 candl candl Δημήτρης Παπάζογλου 013 dpapa@matials.uoc.g