Расчет видимости звезд и далеких огней - Забелина И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Основные функции зрения
Глаз человека имеет большое количество разнообразных зрительных функций, связанных с оценкой яркости и цветности излучения, формы и взаимного движения тел, поэтому подходить к работе глаза следует с различных сторон.
30
О способности человека видеть излучения разного спектрального состава можно судить по чувствительности зрительного анализатора к однородным излучениям разных длин волн. Спектральная чувствительность зрительного анализатора является максимальной для к =555 мм, поскольку изображение спектра равноинтенсивного излучения на сетчатке имеет максимальную светлоту именно для этой длины волны. При увеличении или уменьшении длины волны спектральная чувствительность глаза падает, а для излучений с длинами волн к = 770 мм в длинноволновой части спектра и к = 380 мм в коротковолновой части стремится к нулю.
Изображенная на рис. 6 кривая спектральной чувствительности глаза или кривая относительной вид-ности излучения определяет отношение уровней светового ощущения под действием на глаз однородных излучений одинаковой лучистой яркости.
Сплошной линией изображена кривая относительной видности излучения в дневных условиях, отражающая работу колбочкового аппарата зрения; пунктиром— кривая относительной видности излучения малой плотности, которая в условиях ночного зрения характеризует работу палочкового аппарата зрения. Обе кривые близки друг к другу по форме, но смещены одна относительно другой на 45—50 ммк. Перемещение места наибольшей светлоты в ночных условиях в сторону зелено-синей области спектра известно под названием эффекта Пуркинье. Хорошим примером, иллюстрирующим это явление, может служить сравнение светлоты двух цветков разного цвета, например гвоздики и василька. Днем они кажутся нам почти одинаково светлыми, тогда как ночью красная гвоздика кажется более темной.
В условиях сумерек, когда работают оба световоспринимающих аппарата, спектральная чувствительность определяется совокупностью чувствительностей каждого аппарата и зависит от доли участия в процессе колбочек и палочек (рис. 6, штрих-пунктирные линии). Наличие эффекта неодинакового зрительного ощущения разноспектральных излучений при одинаковой их яркости В 10 кд/м2 привел к мысли о необходимости введения некоторой световой величины, однозначно определяющей уровень ощущения светлоты независимо от спектрального состава оцениваемого излучения малой яркости.
0,8 0.6 ОЛ 0,2
ОЛ ОМ 0.48 0.52 0.58 0,60 ОМк.т
Рис. 6. Кривые спектральной чувствительности глаза
31
KuMfa
В качестве такой величины А. А. Гершуном была предложена эквивалентная яркость излучения заданного спектрального состава [21, 52], определяемая как яркость равносветлого оптически смежного излучения, соответствующего по спектральному составу абсолютно черному телу при Тц = 2042 К.
Таким образом, эквивалентная яркость определяется сопоставлением исследуемых излучений с условным эталонным излучением по их светлоте, т. е. по условию эквивалентности уровня зрительного ощущения. Для иллюстрации значимости понятия эквивалентной яркости на рис. 7 для красного и синего цвета приведены кривые, из которых видно, что для стандартной яркости В ==s 0,01 кд/м2 эквивалентные яркости различаются более, чем на порядок.
При визуальном фотометриро-вании объектов, по сути дела, определяется их эквивалентная яркость. Значение переходного множителя от эквивалентной яркости к стандартной при яркостях fisglO кд/м2 практически равно единице, а в области малых яркостей он приобретает определенные для данного спектрального состава значения.
Пусть относительная видность излучения для дневного зрения [14] — V, а для сумеречного — V [94]. Спектральную плотность энергетической яркости 1 обозначим Пересчитать любую энергетическую яркость в дневную — В или в сумеречную — В'
Рис. 7. Кривые зависимости эквивалентной яркости от стандартной для синего /, красного 2 и абсолютно черного тела 3 при Тц = = 2042 К излучений
можно по формулам:
Л 00 Iя 00
6= j foVdX] В’ = J faV'dk.
Для перехода от дневной к сумеречной яркости можно воспользоваться коэффициентом, вычисленным по формуле:
Ф
= В'/Д= fhVxdk jfoVidX.
(36)
Источник, у которого состав излучения соответствует классу А, имеет коэффициент ф = 0,55 [50, 48], значением которого можно
1 Энергетическая яркость характеризует распределение лучистого потока по различным направлениям [77 ]. Если энергетическая яркость равна Вэ, то спектральная плотность ее Рх = dB-Jdk.
32
пользоваться в приближенных светотехнических расчетах, когда измерение яркости объекта в условиях ночной освещенности произведено фотоэлектрическим способом в стандартных единицах, а нам нужно оценить видимость объекта, пользуясь эквивалентной яркостью. В подтверждение этого предположения в работе [971 сделан вывод: сплошной спектр ночного неба близок к спектру черного тела при температуре около 4000 К; присутствие очень ярких линий в длинноволновой части спектра ночного неба понижает цветовую температуру, и согласно Релею можно считать цветовую температуру ночного света примерно равной температуре полуваттной лампы накаливания.
