Цвет и свет - Луизов А.В.
ISBN 5-283-04410-5
Скачать (прямая ссылка):
Именно опыт и действие сознания не только выправляют изображение, но приводят к гораздо более удивительному и чудесному результату: исторгают изображение из недр наших глаз и возвращают его на место предметов, расположение которых вокруг нас мы непосредственно ощущаем.
Впрочем, И. М Сеченов [52] считал, что не только выправление (поворот) изображения, но и вынесение его в пространство предметов (Сеченов называл это соотнесенностью) не требуют жизненного опыта. Соотнесенность—врожденное свойство зрения, закрепленное наследственностью в силу его огромного биологического значения. Проведенные в последнее время опыты по изучению зрения грудных младенцев говорят в пользу этого провидения великого русского физиолога.
19
Итак, зрение дает нам рельефную картину реальч| ного мира, в которой положение предметов достаточно точно совпадает с их истинным положением пространстве, причем они отличаются друг от друг? по форме и цвету.
Глава
Основы фотометр?
3.1. СВЕТ
Б своей замечательной книге «Глаз и Солнце»!
[4] С. И. Вавилов пишет: «Существующий матер I-] альный мир—движущаяся материя — представляете? нам в двух основных формах — как вещество и свет», Обе формы материи обладают массой и энергией, I» вещество обладает массой покоя, а свет массы покоя: не имеет.
В таком самом широком (и далеко не общепр! нятом) толковании свет — это все электромагнитные! колебания любых частот, т. е. фотоны любых энергш
Количество вещества измеряют массой. Колич« ство света принципиально можно определять тож« его массой. Но практически это неудобно. Достаточ1 но сказать, что на всю Землю от Солнца за одну сеН кунду падает всего около двух килограммов света] Удобнее количество света измерять его энергией в | джоулях (Дж) или мощностью в ваттах (Вт). Moi ность света Р получила название потока излучени! (или лучистого потока). Мы, однако, будем называть] ее просто мощностью, чтобы ясней была физическа? сущность этой величины.
В обычном, общепринятом понимании свет — это! только видимый свет, видимая часть электромагнит! ного спектра. В ГОСТ 7601—78 прямо сказано: «Свс том следует называть только видимое излучение пределах диапазона длин волн от 380—400 нм дс 760—780 нм». Нужно, однако, сказать, что сейчас приводятся веские доводы за расширение границ прв^ менимости термина «свет» [1].
20
Слово «фотометрия» происходит от греческих слов фсо? — свет, цетресо — измерять. Таким образом, задача фотометрии — световые измерения.
3.2. СВЕТОВЫЕ ЕДИНИЦЫ
Практическое значение освещения привело к тому, что световые измерения начали производить еще в XVII веке [15], когда представления об энергии еще не были освоены наукой. Поэтому, в основу фотометрии были положены свои, произвольно выбранные величины. Все измерения проводились при довольно высоких уровнях яркости, при которых хорошо различаются цвета, т. е. свет воспринимается колбочками, и, следовательно, величины устанавливались, как и теперь, для колбочкового, дневного зрения. За основу была принята единица силы света — свеча. Эталоном служила обычная свечка. Правда, уже давно ученые поняли, что свечи бывают очень разные, и пытались стандартизировать эталон, например, указывая, что это такая свеча, которых на фунт идет столько-то, или обусловливали материал и диаметр свечи. В XIX веке был создан эталон свечи в виде пламенной лампы с определенными конструктивными параметрами и обусловленным горючим — свеча Геф-нера В двадцатом веке эталон воспроизводили в виде лампы накаливания. Во второй половине нашего столетия в основу эталона силы света было положено излучение черного тела при температуре затвердевания платины. Сила света одного квадратного сантиметра черного тела при температуре 2042 К принята равной 60 свечам, или по современной терминологии канделам (кд).
От канделы были образованы другие фотометрические величины и единицы. Приняли, что точечный источник, излучающий равномерно во все стороны и
имеющий силу света I, создает в телесном угле 4л
световой поток ф, который вычисляется по формуле
Ф = 4я/, (3.1)
а в любом другом телесном угле d(D
dO = ld(D. (3.2)
Едиицу светового потока назвали люмен (лм);
1 лм = 1 кд • ср (кандела X стерадиан). (3.3)
21
Значит, 1 лм — это поток, который равномерный
источник света, сила света которого 1 кд, создает внутри телесного угла 1 ср. Удобно за основную вели<^ чину принимать не канделу, а люмен. Тогда сила света становится произвольной величиной
г йФ (3.4)
diо ’
размерность которой кд = лм*ср-1.
Пусть светящаяся поверхность наблюдается в на правлении /, составляющем угол у с нормалью к по верхности. Обозначим dA площадь элемента поверх ности, сила света которого dJ. Проекция элемента с площадью dA на плоскость, перпендикулярную I, будет иметь площадь dA cos у. Это — размер элемента dA, видимого в направлении I. Яркостью поверхности L в направлении I называют отношение dl к dA cos у:
—. (3.5)
dA cos у ' '
Единицу яркости в соответствии с ее размерностью называют кандела на квадратный метр (кд-м-2).
Освещенность определяется формулой
