Что такое яркость источника света и яркость отражающей поверхности

>

Практическое использование света как явления, воспринимаемого и оцениваемого главным образом глазом, приводит к необходимости установления единиц измерения как для самого света, так и для создаваемой им освещенности в пространстве, на земле и на поверхностях объектов, формирующих городскую среду.

Эти единицы образуют две шкалы величин — объективных и субъективных.

Объективные (физические, действительные, фотометрические) величины определяются с помощью свето- и цветоизмерительных приборов, субъективные устанавливаются в процессе психофизиологических исследований статистическими методами и шкалируются, как правило, пороговыми значениями зрительных ощущений по каждой из функций зрения.

Полученные таким образом объективизированные результаты психофизиологических экспериментов характеризуют так называемый «нормальный» (среднестатистический) глаз, от которого реальный глаз любого конкретного человека может отличаться в большей или меньшей степени по тем или иным параметрам — по остроте зрения или цветовосприятию, по способности видеть в темноте, оценивать расстояния в глубину пространства или фиксировать основные координатные направления (вертикаль и горизонталь) и т.д. В частности, поэтому оценки одного и того же архитектурного или природного объекта в определенных ситуациях освещения, даваемые разными людьми даже при одновременном восприятии в одинаковых условиях наблюдения, нередко существенно различаются.

Еще в большей степени эти оценки зависят от того, видел человек данный объект в натуре или судит о нем по изображениям (что нередко бывает в научных работах и публикациях) — по фотографиям, видео-, теле- или киносъемкам, т.е. по печатной, пусть даже высококачественной, цветной, но двухмерной, плоскостной продукции.

Даже стереоизображения являются по существу иллюзорной трехмерной имитацией реальной среды. Относительная недостоверность изображений объясняется несколькими причинами.

Во-первых, диапазон передаваемых на бумаге или экране яркостей (а иногда и цветовых оттенков) значительно сокращается по сравнению с диапазоном яркостей объектов, неба и других источников света, существующих в натуре, особенно в ночном городе.

Кроме того, изображения ретушируются в процессе подготовки их к печати для получения «презентационного» качества, что еще более может исказить объективную картину. Во-вторых, зрительный эффект при рассматривании любого объекта зависит от условий освещения глаза, т.е.

от уровня яркости адаптации поля зрения, который не всегда сопоставим при наблюдении объекта в натуре и при его изображении в других условиях. В-третьих, плоскостное изображение, статичное (фото) или динамичное (видео, кино), не обладает реальной глубинностью, а восприятие глубины — третьего измерения пространства — является ощущением синестезическим, в нем в условиях городской среды участвуют практически все органы чувств. Поэтому глубина пространства трактуется как важнейшее качество архитектурно-световой композиции.

Для достоверной оценки, пусть субъективной, но полноценной, нужно видеть конкретный объект в реальной ситуации.

Это обстоятельство должно служить стимулом для архитекторов и светодизайнеров больше смотреть и изучать освещенные по их проектам или по проектам других авторов объекты различного масштаба и жанра в разных ситуациях, городах, странах.

Следующим шагом должны быть фотометрические измерения, чтобы непосредственные зрительные впечатления, зафиксированные фотографиями, получили объективную количественную оценку в виде яркостей и освещенностей объектов городской среды и городского светопространства.

Не менее полезным для приобретения профессионального опыта и мастерства является процесс натурного светомоделирования, когда предварительные проектные плоскостные изображения, пусть фрагментарно, приобретают пространственную и светоцветовую реальность, осязаемость и рельефность на конкретной архитектурной форме.

Основные понятия светологии

Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля, излучает в окружающую среду энергию, называемую лучистой и измеряемую в джоулях (Дж).

Изученный сегодня электромагнитный спектр занимает очень широкую область: в него входят колебания с длиной волн X от 10″12 м до 10 6 м (рис. 1.1). Излучения, воспринимаемые человеческим глазом, называются видимыми (или световыми).

Они имеют длины волн монохроматических составляющих в пределах 380-780 нм* (упрощенно — 400—700 нм) и входят в оптическую область спектра, включающую также ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное (ИК) излучения. Внутри каждой области есть свои подразделения: УФ-А (А. 315—400 нм).

УФ-В (X 280-315 нм), УФ-С (X 100-280 нм); ИК-А (X 780-1400 им), ИК-В (X 1400-3000 нм). ИК-С (X 3000-106 нм).

В видимой области глаз различает разные цвета, именуемые, обычно, семью (в некоторых странах — шестью) основными «цветами радуги», расположенными в определенной последовательности в соответствии с изменением длин волн хроматических излучений («каждый охотник желает знать, где сидит фазан» — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый).

Это явление, наблюдаемое в природе, связано с разложением сложного излучения со сплошным спектром, каким является солнечный свет, в результате преломления под разными углами в дождевых каплях хроматических излучений с разной длиной волны, из которых состоит белый свет. Его исследовал еще в 1666 году И.

Ньютон, осуществивший с помощью стеклянной призмы пространственное «расщепление» белого солнечного света на семь основных (первичных, простых) цветов, границы между которыми весьма нечетки, поскольку в этих пограничных зонах можно различить еще до 150 переходных цветовых оттенков.

Существует предание, что Ньютон, создавая цветовой круг с целью научной систематизации, выделил поначалу пять основных цветов (красный, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый), затем добавил еще оранжевый и индиго, обозначающий синий, поскольку в английском языке нет цвета «синий», а есть dark(navy)blue — темно-голубой.

Считается, что две причины лежали в основе введения седьмого цвета: сенсорная, ассоциативная аналогия с семью ступенями октавы (на ней основано искусство светомузыки) и магия числа семь в средневековой метафизике, из которой выросла наука XVII века.

Рис. 1.1. Спектр электромагнитных излучений

Тем не менее, другие ученые основными считают шесть цветов (Гете, Рунге и др.), на основе которых осуществляется удобная систематизация цветов и их сочетаний в форме двухмерного цветового круга или трехмерного цветового тела.

Мощность видимого (светового) излучения оценивается световым потоком Ф, измеряемым в люменах (лм) — рис. 1. Поскольку применяемые на практике источники света, в том числе точечные источники искусственного света в осветительных приборах, распределяют световой поток в пространстве неравномерно, для оценки их светового действия пользуются понятием силы света /. оцениваемой в канделах (кд).

Сила света точечного источника — пространственная плотность светового потока в пределах определенного телесного угла, формируемого осветительным прибором — характеризуется и определенным направлением световых лучей в пространстве.

Характеристики силы света источников и осветительных приборов удобно изображать графически в системе пространственных полярных координат, центр которых совмещен с центром источника света.

Под соответствующими углами, а на радиусах-векторах, проведенных от центра, откладываются в масштабе отрезки, пропорциональные силе света в данном направлении. Концы векторов образуют замкнутую поверхность, называемую фотометрическим телом.

Сечение фотометрического тела плоскостью, проходящей через начало координат и точечный источник, определяет кривую силы света (КСС) источника или осветительного прибора для данной плоскости сечения. Если фотометрическое тело имеет ось симметрии, источник света или осветительный прибор характеризуется КСС в продольной плоскости.

Световой поток Ф, падающий на некоторую поверхность S, распределяется по ней и характеризуется поверхностной плотностью, называемой освещенностью Е. Ее среднее значение E ср определяется отношением Фпад /S.

Единица освещенности — люкс (лк), это освещенность, создаваемая падающим световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на поверхности площадью 1 м2 (рис. 1).

Об освещенности около 1 лк можно судить но следующим примерам: в полнолуние горизонтальная освещенность составляет 0,2 лк, а в белые петербургские ночи — 2—3 лк.

Освещенность поверхности от точечного источника света подчиняется закону квадрата расстояния:

где / — сила света в направлении освещаемой (расчетной) точки Р на поверхности, кд; d — расстояние от источника до расчетной точки, м; а угол между направлением / и нормалью к освещаемой поверхности в точке Р, град.

В соответствии с этим законом освещенность поверхности, удаляющейся от точечного источника света, прогрессивно снижается (рис. 2).

Для поверхностей, излучающих свет (светящий потолок, например), аналогично понятию освещенности вводится понятие светимости М. под которой понимают поверхностную плотность излучаемого светового потока:

М = Физл /S лм/м2.

Все вышеприведенные фотометрические величины в реальной световой среде не оцениваются сколько-нибудь точно глазом — они могут быть определены лишь светоизмерительными приборами.

Объективная характеристика, на которую непосредственно реагирует глаз, — яркость L отражающих или излучающих свет элементов.

Яркость представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном направлении, которая определяется отношением силы света / в направлении α к площади проекции излучающей поверхности S на плоскость, перпендикулярную этому направлению:

В общем случае яркость видимой поверхности, излучающей свет или отражающей падающий на нее свет, может быть различна. По характеру распределения отраженных или излучаемых световых потоков различают три основные вида (рис. 3):

• а) рассеянное (диффузное) отражение, например, окрашенных матовой краской стен, снегом или пропускание света «молочным» стеклом:
• б) направленное отражение, например, зеркал или полированных пластин металла или пропускание света через прозрачное стекло:
• в) направленно-рассеянное отражение или пропускание, например, отражение окрашенных масляной краской стен или пропускание света матированным стеклом.

Рис. 1. Основные фотометрические единицы

Точечный метод расчета освещенности

• Величина освещенности, создаваемой точечным источником света С. определяется но формуле (закон квадрата расстояния):
• Е = I/d2, лк,
• где: / — интенсивность света в выбранном направлении (прямая линия между С и Р), кд; d — расстояние между выбранной точкой Р и световым центром С, м.

Однако величины освещенности, определяемые с использованием вышеупомянутой формулы, относятся к нормальной плоскости, проходящей через точку Р. перпендикулярно линии СР. На практике величины горизонтальной освещенности (Eг) и вертикальной освещенности (Eв) в точке Р определяются по формулам:

Рис. 2. Зависимость освещенности, создаваемой точечным источником, от расстояния и угла падения света

Между яркостью и освещенностью диффузно отражающей свет (равнояркой) поверхности существует простая зависимость (закон Ламберта):

Для светорассеивающих материалов («молочное» стекло):

где р и т — коэффициенты, соответственно, отражения и светопропускания материалов поверхности, а E — ее освещенность в лк.

Все изложенное выше об отражении и пропускании света относится к монохроматическим излучениям или к так называемым серым (ахроматическим) телам, отражающим и пропускающим излучения всех длин волн в равной степени.

Большинство же реальных тел, имеющих разную окраску, отражает и пропускает свет селективно, т.е. их коэффициенты отражения и пропускания зависят от длины волны.

Иными словами, воспринимаемый цвет любого тела определяется спектральным составом падающего на него света и зависимостью спектрального коэффициента отражения (или пропускания) этого тела от длины волны излучения.

Рис. 3. Схемы распределения яркости Lр при отражении и Lт пропускании света материалом

Объективной количественной характеристикой цвета является фотометрическая яркость, которая может быть определена светоизмерительным прибором. Уровень зрительного ощущения, производимого яркостью, называют светлотой.

Светлота — субъективная характеристика яркости, измеряемая в порогах зрительных ощущений, зависящая от условий наблюдения (от яркостной и цветовой адаптации глаза) и от цветовых параметров и отражательных характеристик фасадов наблюдаемого объекта.

При сопоставлении разноцветных поверхностей нередко обнаруживается расхождение между их объективной (измеренной) яркостью и производимым зрительным ощущением (светлотой).

Например, если зеленая и красная поверхности при определенной освещенности кажутся равносветлыми, их фотометрические яркости могут отличаться в несколько раз. Или, если хроматические поверхности обладают одинаковой объективной яркостью, более насыщенные цвета кажутся относительно светлее.

Для обозначения понятия «светлота» (воспринимаемая яркость) применительно к хроматическим объектам И.В. Мигалиной и Н.В. Оболенским предложен термин «цветовая яркость» — уровень зрительного ощущения, производимого фотометрической яркостью этих объектов в заданных условиях наблюдения в зависимости от их цветности .

В условиях сумеречного зрения (при малых уровнях яркости адаптации) излучения различного спектрального состава, одинаковые по яркости для дневного зрения, будут казаться разнояркими (эффект Пуркине), например, голубое будет ярче красного.

В этих условиях используется понятие эквивалентной яркости (по предложению А.А. Гершуна).

Излучение какого-либо спектрального состава, равносветлое с «опорным» (излучение абсолютно черного тела при температуре затвердевания платины 2042 К), будет иметь одинаковую с ним эквивалентную яркость, хотя стандартные яркости излучений будут различными

Диапазон яркостей, попадающих в поле зрения человека в течение суток, чрезвычайно велик. Днем наиболее ярким элементом является светящий диск Солнца, ночью — точечные источники электрического света. Ниже приведены значения яркости для некоторых светящих элементов

Светящий элемент	Яркость, кд/м2
Облачное небо в зените в полден	7000-8000
Ясное небо в зените в полдень	2500-4000
Солнце в зените	1.5 • 109
Луна при полнолунии	2500
Пламя стеариновой свечи	5000-7500
Лампы накаливания (220В, 100Вт)	(0.5—15) • 106
Люминесцентные лампы	5000-10000
Натриевые лампы низкого давления	105
Лампы ДРЛ и ДРИ в светорассеиваюшсй колбе	105 — 1,5 • 105
Ксеноновые лампы	1,5*106— 1,8 *109

>

Получить бесплатную консультацию

Что такое яркость источника света и яркость отражающей поверхности

Если, к примеру, рассмотреть расположенный вдалеке светящийся шар, и сравнить его с другим светящимся шаром, с точно такой же силой света, но другого диаметра, то окажется, что хотя шары и создают на равных расстояниях одинаковую освещенность, тем не менее для наблюдателя они выглядят по разному: шар меньшего диаметра выглядит более ярким, чем более крупный шар.

Причина данного явления заключается в том, что хотя сила света у шаров и одинакова, один из них обладает большей излучающей поверхностью, а другой — меньшей. Значит сила света, излучаемого с единицы площади у данных источников не одинакова, и у маленького шара этот параметр очевидно больше.

• Но даже если мы станем рассматривать какой-нибудь источник света с некоторого расстояния, то для нас будет иметь значение не столько реальная площадь излучающей свет поверхности, сколько видимая площадь, то есть ее размер в проекции на плоскость наблюдения, перпендикулярную направлению нашего взгляда.
• Таким образом, чтобы наблюдателю достаточно полно охарактеризовать реальный источник света, обладающий размерами и формой, ему необходимо знать и силу света источника, и величину силы света, приходящейся на единицу площади видимой поверхности источника.
• Это соотношение и называется яркостью L источника сета, и если сила света равна I, а видимая площадь равна s, то яркость источника света будет равна (силу света можно здесь расписать через световой поток и телесный угол, тогда яркость будет равна световому потоку, испускаемому с единичной площади видимой поверхности источника света внутри единичного телесного угла):

У источников света яркости разных их участков отличаются: у люминесцентной лампы края колбы более темные, а пламя свечи более ярко в ореоле вокруг фитиля и т. д. Еще яркость сильно зависит от того, с какой стороны мы смотрим на источник.

Если, например, случайно посмотреть на сварочную дугу, то в перпендикулярном разряду направлении она окажется более яркой, чем при взгляде на ту же дугу сбоку.

То есть яркость характеризует излучающую свет поверхность в выбранном, строго определенном направлении.

Это очень важная характеристика, поскольку именно на яркость (сила света на единицу площади) реагирует наш глаз, а вовсе не на силу света как таковую.

Сила света измеряется в канделах, соответственно яркость — в канделах на квадратный метр. Одна кандела на квадратный метр — это такая яркость, которой обладает светящаяся плоскость, отдающая с каждого квадратного метра свет силой в 1 канделу (Кд) в направлении, перпендикулярном плоскости. Для примера, вот приблизительные яркости некоторых распространенных источников света:

По действию на наши глаза источники света могут оказаться опасными. Если яркость будет выше 160000 кандел на квадратный метр, то это вызовет болезненные ощущения в глазу. Чтобы избежать пагубного действия яркого света, человечество научилось разным ухищрениям.

Колбы мощных ламп накаливания делают матовыми и большого размера, чтобы как-бы рассеять свет, сделать его излучаемым не с маленькой площади нити накаливания, а с большой площади поверхности колбы или плафона. Так яркость снижается до безопасной для глаз, а освещенность остается почти полностью неизменной.

Если говорить об отражающих поверхностях, таких как окрашенные стены, проекционные экраны, декоративные изделия и т. д., то они проявляют по отношению к источнику света диффузно-отражающие свойства. Это значит, что они частично отражают падающий на них свет, и сами теперь выступают в роли источников света средней яркости, но обширной площади.

Это играет нам на руку, поскольку стандартные источники света (лампа, светильник, свеча, люстра, фонарь) обладают значительной яркостью, но малой площадью поверхности. Между тем, освещенная поверхность станет обладать яркостью, пропорциональной ее освещенности Е, ведь чем большей световой поток на отражающую поверхность падает, тем выше будет и ее яркость.

И яркость этой поверхности будет пропорциональна ее альбедо r (от лат. albus — белый) — характеристике диффузной отражательной способности поверхности. Чем больше альбедо r, то есть чем большая часть падающего светового потока рассеивается поверхностью, — тем больше и яркость такой поверхности.

Так, яркость освещенной поверхности пропорциональна произведению альбедо и освещенности, причем в разных направлениях яркость будет различной — в зависимости от диаграммы рассеяния освещенной поверхности.

Если поверхность равномерно рассеивает падающий на нее свет, то яркость в любом направлении вычисляется достаточно просто. Если диаграмма рассеяния сложная — вычисление яркости превратится в довольно сложную задачу.

Для равномерного рассеяния достаточно воспользоваться формулой (освещенность — в люксах, яркость — канделах на квадратный метр):

Допустим, есть проекционный экран с альбедо 0,8, а освещенность равна 60 Лк, тогда яркость будет равна 0,8*60/3,14 = 15,3 канделы на квадратный метр. Вот примеры весьма распространенных поверхностей и их яркостей:

1. Смотрите также у нас:
2. Типы электрических ламп — какие лучше и в чем разница
3. Световая отдача ламп разных типов
4. Как выбрать светодиодную лампу по мощности
5. Андрей Повный 

Светотехнические параметры и понятия. Часть 2. Справочная информация

В статье, посвященной светотехническим параметрам и понятиям (Часть 1), мы уже рассказали об основной терминологии, которую употребляют светотехники и светодизайнеры. Но помимо самых базовых понятий, существуют еще важные факторы и характеристики, на которые обращают внимание при проектировании освещения.

Представленные ниже светотехнические параметры, тоже имеют значение. Если в помещении освещение приносит дискомфорт, неудобство и раздражение, значит, что-то не было учтено при проектировании.

Правильный выбор светового прибора, подходящего для требуемых условий, необходимое и достаточное условие для формирования комфортной среды с учетом всех составляющих (размеров помещения, цвета, отделочных материалов, наличия окон/дверей, особенностей архитектуры и т. п.).

Светотехнические параметры и понятия.

1 — Показатели ослепленности и дискомфорта

Эти показатели характеризуют прямое слепящее действие источников света (светильников). По показателю ослепленности можно судить о степени ухудшения видимости при работе блестких источников. Например, при значении показателя = 100, видимость снижается на 10%.

По российским нормам для точных производственных работ значение показателя ослепленности должно быть ≤ 20. Показатель дискомфорта (М) характеризует степень неудобства или напряженности при наличии в поле зрения источников повышенной яркости.

Границе комфорт-дискомфорт присвоено значение М=25.

2 — Коэффициент пульсации освещенности (Кп)

Характеризует относительную глубину пульсации освещенности в процентах (%) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышению опасности травматизма пи работе с движущимися и вращающимися объектами, а также зрительному утомлению.

В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп ≤ 20.

3 — Контрастность освещения

Характеризует тенеобразующие и моделирующие свойства освещения (правильную передачу размеров и формы предметов). Зависит от отношений освещенностей на разноориентированных плоскостях.

Например, внутри равнояркой сферы, все плоскости которой освещены одинаковой, создается бестеневое освещение.

Используется несколько показателей контрастности освещения, например, отношение освещенностей в горизонтальной и вертикальной плоскостях Ег/Ев, горизонтальной освещенности к цилиндрической Ег/Ец.

• 4 — Блесткость
• Блесткость — условие видения, при котором появляется дискомфорт или уменьшение способности видеть детали, объекты или и то и другое, вследствие неблагоприятного распределения яркости, или диапазона яркости, или экстремальных контрастов в пространстве.
• Блесткость делят обычно на прямую и отраженную:

1 — Прямая блесткость исходит непосредственно от источника света (неприкрытая лампа), косвенная — наблюдается на освещаемых поверхностях. Явление слепимости сопровождается раздражением и резью в глазах, головными болями. Гигиенически допустимая яркость поверхностей, отражающих свет, — до 0 75 сб / стильб. При этом создаются объективные условия для травматизма.

1. 2 — Отраженная блескость — характеристика отражения светового по­тока от рабочей поверхности в направлении глаз работающего, определя­ющая снижение видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, снижающего контраст между объектом и фоном.
2. Блесткость делят на слепящую и дискомфортную:
3. — Слепящая (TI/GR) — нарушает видимость объектов, но не вызывает дискомфорт;
4. — Дискомфортная (UGR/NB) — вызывает неприятные ощущения, но не ухудшает видимость.

Создается на рабочем месте при отражении света ярких источников блестящими поверхностями (экран компьютера, глянцевая бумага, картины и т. п.). Характеризуется значением максимально допустимой яркости.

Например, поверхности, которые могут быть видны при отражении от экрана компьютера, не должны иметь яркость выше 200 кд/м2.

• 5 — Равномерность (освещенности / яркости)
• Коэффициент соотношения минимальной величины освещенности (яркости) к средней величине освещенности (яркости) на данной поверхности.
• Емин/Есредн
• Lмин/Lсредн
• 6 — Защитный угол (для источников света светильника)
• Угол между горизонтом и положением глаз, при котором становится, виден источник света.
• Защитный угол вычисляют по формуле:
• α3=(180/π)arctg(h/d),
• где h — расстояние от светящейся поверхности источника света до плоскости, проходящей через выходное отверстие осветительного прибора;
• d — расстояние по горизонтали от основания высоты h до края выходного отверстия осветительного прибора.
• Очевидно, что чем больше защитный угол, тем ближе потребуется подойти к светильнику, что бы увидеть непосредственно светящийся источник света.

1. 7 — Угол прямого выхода (для светильников)
2. Угол между вертикальной осью светильника и точкой, в которой становится не виден источник света и рабочие поверхности светильника с высокой яркостью.
3. 8 — Срок службы
4. Время горения лампы до выхода ее из строя или до того, как она считается не соответствующей нормам, установленным техническими правилами.
5. Измеряется в часах — (ч).
6. 9 — Рабочий КПД (светильника)
7. Отношение общего светового потока светильника, измеренного в определенных практических условиях с его собственными лампами и компонентами, и сумм световых потоков каждой из тех же ламп, когда они работают вне светильника с теми же компонентами при определенных условиях.

Яркость (свет)

Материал из Циклопедии

Я́ркость (свет) источника света[1] — световой поток, посылаемый в данном направлении, деленный на малый (элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря — это отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения.

[math]B( heta)=frac{dI( heta)}{dsigmacos heta}[/math]

В определении, данном выше, подразумевается, если рассматривать его как общее, что источник имеет малый размер, точнее малый угловой размер. В случае, когда речь идет о существенно протяженной светящейся поверхности, каждый ее элемент рассматривается как отдельный источник.

В общем случае, таким образом, яркость разных точек поверхности может быть разной. И тогда, если говорят о яркости источника в целом, подразумевается вообще говоря усредненная величина.

Источник может не иметь определенной излучающей поверхности (светящийся газ, область рассеивающей свет среды, источник сложной структуры — например туманность в астрономии, когда нас интересует его яркость в целом), тогда под поверхностью источника можно иметь в виду условно выбранную ограничивающую его поверхность или просто убрать слово «поверхность» из определения.

В системе СИ измеряется в канделах на м².

Ранее эта единица измерения имела стандартное название нит (1нт=1кд/1м²), но в настоящее время стандартами на единицы СИ применение этого наименования не предусмотрено. НИТ(от лат.

niteo — блещу, сверкаю); СТИЛЬБ — (от греч. stílbō сверкаю, сияю), единица яркости в СГС системе единиц. Существуют также другие единицы измерения яркости — апостильб (асб), ламберт (Лб):

1 асб = 1/π × 10−4 сб = 0,3199 нт = 10−4 Лб.[2]

• Вообще говоря яркость источника зависит от направления наблюдения, хотя во многих случаях излучающие или диффузно рассеивающие свет поверхности более или менее точно подчиняются закону Ламберта, и в этом случае яркость от направления не зависит.
• Последний случай (при отсутствии поглощения или рассеяния средой — см. ниже) позволяет в определении рассматривать и конечные телесные углы и конечные поверхности (вместо бесконечно малых в общем определении), что делает определение более элементарным, однако надо понимать, что в общем случае (к которому при требовании большей точности относятся и большинство практических случаев) определение должно основываться на бесконечно малых или хотя бы физически малых (элементарных) телесных углах и площадках.
• В случае поглощающей или рассеивающей свет среды видимая яркость, конечно, зависит и от расстояния от источника до наблюдетеля. Но само введение такой величины как яркость источника мотивировано не в последнюю очередь именно тем фактом, что в важном частном случае непоглощающей среды (в том числе вакуума) видимая яркость от расстояния не зависит, в том числе в том важном практическом случае, когда телесный угол определяется размером объектива (или зрачка) и уменьшается с расстоянием (падение с расстоянием от источника силы света точно компенсирует уменьшение этого телесного угла).
• Существует теорема, утверждающая, что яркость изображения никогда не превосходит яркости источника.[3]

I Я́ркость L, световая величина, равная отношению светового потока [math]d^2Phi[/math] к фактору геометрическому [math]dOmega dAcos heta[/math] :

[math]L=frac{d^2Phi}{dOmega dAcos heta}[/math].

Здесь [math]dOmega[/math] — заполненный излучением телесный угол, [math]dA[/math] — площадь участка, испускающего или принимающего излучение, [math] heta[/math] — угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения. Из общего определения яркости следуют два практически наиболее интересных частных определения:

1) Яркость, излучаемая поверхностью [math]dS[/math] под углом [math] heta[/math] к нормали этой поверхности, равняется отношению силы света [math]I[/math], излучаемого в данном направлении, к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению [4]

[math]L=frac{dI}{dS cos heta}[/math]

Яркость

2) Яркость — отношение освещённости [math]E[/math] в точке плоскости, перпендикулярной направлению на источник, к элементарному телесному углу, в котором заключён поток, создающий эту освещённость:

[math]L=frac{dE}{dOmegacos heta}[/math]

Яркость измеряется в кд·м−2. Из всех световых величин яркости наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённости изображений предметов на сетчатке пропорциональны яркостям этих предметов. В системе энергетических фотометрических величин аналогичная яркость величина называется энергетической яркость и измеряется в вт·ср−1·м−2.

II Я́ркость (в астрономии) характеристика излучательной или отражательной способности поверхности небесных тел.

Яркость слабых небесных источников выражают звёздной величиной площадки размером в 1 квадратную секунду, 1 квадратную минуту или 1 квадратный градус, то есть сравнивают освещённость от этой площадки с освещённостью, даваемой звездой с известной звёздной величиной.

Так, яркость ночного безлунного неба в ясную погоду, равная 2·10−8 стильб, характеризуется звёздной величиной 22,4 с 1 квадратной секунды или звёздной величиной 4,61 с 1 квадратного градуса. Яркость средней туманности равна 19—20 звёздной величины с 1 квадратной секунды.

Яркость Венеры — около 3 звёздных величин с 1 квадратной секунды. Яркость площадки в 1 квадратную секунду, по которой распределён свет звезды нулевой звёздной величины, равна 9,25 стильб. Яркость центра солнечного диска равна 150 000 стильб, а полной Луны 0,25 стильб.

Поверхность, у которой яркость не зависит от угла наклона площадки к лучу зрения, называется ортотропной; испускаемый такой поверхностью поток с единицы площади подчиняется закону Ламберта и называется светлостью; её единицей является ламберт, соответствующий полному потоку в 1 лм (люмен) с 1 см².

[править] См. также

• Светлота (цвет)
• Сила света
• Освещённость
• Локальная яркость
• Красочность

[править] Примечания

Яркость

У этого термина существуют и другие значения, см. Яркость (значения).

Я́ркость источника света[1] — световой поток, посылаемый в данном направлении, делённый на малый (элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника[2] на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря — это отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения.

B
(
α
)
=

d
I
(
α
)

d
σ
cos
⁡
α

{displaystyle B(alpha )={frac {dI(alpha )}{dsigma cos alpha }}}

В определении, данном выше, подразумевается, если рассматривать его как общее, что источник имеет малый размер, точнее малый угловой размер. В случае, когда речь идёт о существенно протяжённой светящейся поверхности, каждый её элемент рассматривается как отдельный источник.

В общем случае, таким образом, яркость разных точек поверхности может быть разной. И тогда, если говорят о яркости источника в целом, подразумевается вообще говоря усреднённая величина.

Источник может не иметь определённой излучающей поверхности (светящийся газ, область рассеивающей свет среды, источник сложной структуры — например туманность в астрономии, когда нас интересует его яркость в целом), тогда под поверхностью источника можно иметь в виду условно выбранную ограничивающую его поверхность или просто убрать слово «поверхность» из определения.[источник не указан 2290 дней]

В Международной системе единиц (СИ) измеряется в канделах на м². Ранее эта единица измерения называлась нит (1нт=1кд/1м²), но в настоящее время стандартами на единицы СИ применение этого наименования не предусмотрено.

Существуют также другие единицы измерения яркости — стильб (сб), апостильб (асб), ламберт (Лб):

1 асб = 1/π × 10−4 сб = 0,3199 нт = 10−4 Лб.[3]

• Вообще говоря, яркость источника зависит от направления наблюдения, хотя во многих случаях излучающие или диффузно рассеивающие свет поверхности более или менее точно подчиняются закону Ламберта, и в этом случае яркость от направления не зависит.
• Последний случай (при отсутствии поглощения или рассеяния средой — см. ниже) позволяет в определении рассматривать и конечные телесные углы и конечные поверхности (вместо бесконечно малых в общем определении), что делает определение более элементарным, однако надо понимать, что в общем случае (к которому при требовании большей точности относятся и большинство практических случаев) определение должно основываться на бесконечно малых или хотя бы физически малых (элементарных) телесных углах и площадках.
• В случае поглощающей или рассеивающей свет среды видимая яркость, конечно, зависит и от расстояния от источника до наблюдателя. Но само введение такой величины, как яркость источника, мотивировано не в последнюю очередь именно тем фактом, что в важном частном случае непоглощающей среды (в том числе вакуума) видимая яркость от расстояния не зависит, в том числе в том важном практическом случае, когда телесный угол определяется размером объектива (или зрачка) и уменьшается с расстоянием (падение с расстоянием от источника силы света точно компенсирует уменьшение этого телесного угла).
• Существует теорема, утверждающая, что яркость изображения никогда не превосходит яркости источника[4].

Яркость L — световая величина, равная отношению светового потока

d

2

Φ

{displaystyle d^{2}Phi }

к геометрическому фактору

d
Ω
d
A
cos
⁡
α

{displaystyle dOmega dAcos alpha }

 :

L
=

d

2

Φ

d
Ω
d
A
cos
⁡
α

{displaystyle L={frac {d^{2}Phi }{dOmega dAcos alpha }}}

.

Здесь

d
Ω

{displaystyle dOmega }

 — заполненный излучением телесный угол,

d
A

{displaystyle dA}

 — площадь участка, испускающего или принимающего излучение,

α

{displaystyle alpha }

 — угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения. Из общего определения яркости следуют два практически наиболее интересных частных определения:

Яркость, излучаемая поверхностью

d
S

{displaystyle dS}

под углом

α

{displaystyle alpha }

к нормали этой поверхности, равняется отношению силы света

I

{displaystyle I}

, излучаемого в данном направлении, к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению[5]:

L
=

d
I

d
S
cos
⁡
α

{displaystyle L={frac {dI}{dScos alpha }}}

Яркость

Яркость — отношение освещённости

E

{displaystyle E}

в точке плоскости, перпендикулярной направлению на источник, к элементарному телесному углу, в котором заключён поток, создающий эту освещённость:

L
=

d
E

d
Ω
cos
⁡
α

{displaystyle L={frac {dE}{dOmega cos alpha }}}

Яркость измеряется в кд/м2. Из всех световых величин яркость наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённости изображений предметов на сетчатке глаза пропорциональны яркостям этих предметов. В системе энергетических фотометрических величин аналогичная яркости величина называется энергетической яркостью и измеряется в Вт/(ср·м2).

В астрономии

В астрономии яркость — характеристика излучательной или отражательной способности поверхности небесных тел. Яркость слабых небесных источников выражают звёздной величиной площадки размером в 1 квадратную секунду, 1 квадратную минуту или 1 квадратный градус, то есть сравнивают освещённость от этой площадки с освещённостью, даваемой звездой с известной звёздной величиной.

См. также: Поверхностная яркость

Так, яркость ночного безлунного неба в ясную погоду, равная 2⋅10−4 кд/м², характеризуется звёздной величиной 22,4 с 1 квадратной секунды или звёздной величиной 4,61 с 1 квадратного градуса. Яркость средней туманности равна 19—20 звёздной величины с 1 квадратной секунды. Яркость Венеры — около 3 звёздных величин с 1 квадратной секунды.

Яркость площадки в 1 квадратную секунду, по которой распределён свет звезды нулевой звёздной величины, равна 92 500 кд/м².

Поверхность, у которой яркость не зависит от угла наклона площадки к лучу зрения, называется ортотропной; испускаемый такой поверхностью поток с единицы площади подчиняется закону Ламберта и называется светлостью; её единицей является ламберт, соответствующий полному потоку в 1 лм (люмен) с 1 м².

В телевидении

Яркость (B) оценивается по максимальному значению яркости светлых участков реестра.[6]

Примеры

• Солнце в зените — 1,65⋅109 кд/м²[7]
• Солнце у горизонта — 6⋅106 кд/м²[7]
• освещённый солнцем туман — более 12 000 кд/м²[8]
• небо, затянутое светлыми облаками — 10 000 кд/м²[9]
• диск полной Луны — 2500 кд/м²
• дневное ясное небо — 1500—4000 кд/м²[7]
• небо в стратосфере на высоте 19 км — 75 кд/м²[10]
• серебристые облака — иногда до 1—3 кд/м²[11]
• полярные сияния — до 0,2 кд/м²[11]
• ночное небо в полнолуние — 0,0054 кд/м²[12]
• ночное безлунное небо — 0,01[7]—0,0001 кд/м²[9]; 0,000171 кд/м²[13]

См. также

В Викисловаре есть статья «яркость»

• Энергетическая яркость
• Светлота (цвет)
• Сила света
• Освещённость
• Локальная яркость

Примечания

1. ↑ Под источником света может пониматься как излучающая, так и отражающая или рассеивающая свет поверхность. Также это может быть трёхмерный объект.
2. ↑ В случае, когда источник не представляет собой светящуюся поверхность, речь идёт о проекции трёхмерного тела или области пространства, которая считается источником.

3. ↑ Апостильб в Большой советской энциклопедии
4. ↑ В случае усиливающей среды эта теорема прямо не выполняется или по крайней мере нуждается в аккуратном уточнении понимания её формулировки, формулировка же несколько затруднена тем, что в физическом смысле источником является не только первичный источник, но и среда.

   Так или иначе, если понимать под яркостью источника лишь яркость первичного источника, она совершенно очевидно может быть превзойдена при распространении света в активной среде.

5. ↑ Петровський М. В. Електроосвітлення : конспект лекцій для студентів спеціальності 7.050701 «Електротехнічні системи електроспоживання» всіх форм навчання.

   — Суми : СумДУ, 2012. — 227 с.

6. ↑ Р. М. Степанов. Телевизионные фотоэлектронные приборы. — СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. — С. 13. — 191 с.
7. ↑ 1 2 3 4 Таблицы физических величин / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1975. — С. 647.

8. ↑ Руководство по определению дальности видимости на ВПП (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 24 марта 2017. Архивировано 25 февраля 2017 года.
9. ↑ 1 2 Енохович А. С. Справочник по физике.—2-е изд. / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Просвещение, 1990. — С. 213. — 384 с.

10. ↑ Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 174, 255.
11. ↑ 1 2 Ишанин Г. Г., Панков Э. Д., Андреев А. Л. Источники и приемники излучения. — СПб.: Политехника, 1991. — 240 с. — ISBN 5-7325-0164-9.
12. ↑ Tousey R., Koomen M.J.

    The Visibility of Stars and Planets During Twilight // Journal of the Optical Society of America, Vol. 43, N 3, 1953, pp 177—183

13. ↑ Andrew Crumey Human Contrast Threshold and Astronomical Visibility

Ссылки

• Цветовые пространства. Авторская научная библиотека УГТУ

Для улучшения этой статьи желательно: Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное. Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

Светимость — Luminance

Светимость является фотометрической мерой силы света на единицу площади света , распространяющихся в заданном направлении.

Он описывает количество света , который проходит через, излучаемый или отражаемый от конкретной области, и падает в пределах заданного телесного угла . СИ единица яркости является нит (кд / м 2 ). Термин не-СИ для одной и той же единицы является нит .

РКУ единица яркости является стильбом , которая равна одной кандел на квадратный сантиметр или 10 KCD / м 2 .

объяснение

Светимость часто используются для характеристики излучения или отражения от плоских, диффузных поверхностей. Яркости показывает , сколько световой мощности будет обнаружен с помощью глаз , глядя на поверхность с определенным углом зрения.

Светимость таким образом , является показателем того , насколько ярко появится поверхность. В этом случае телесный угол интерес представляет телесный угол в глаза ученика . Светимость используется в видео — индустрии , чтобы характеризовать яркость дисплеев.

Типичный дисплей компьютера излучает от 50 до 7002300000000000000 ♠300 кд / м 2 . Солнце имеет яркость примерно 7009160000000000000 ♠1,6 × 10 9  кд / м 2 в полдень.

Светимость является инвариантом в геометрической оптике . Это означает , что для идеальной оптической системы, яркость на выходе такое же , как входная яркость. Для реальных, пассивных, оптических систем, выход яркость не более равна входу.

В качестве примера, если используется объектив для формирования изображения, которое меньше исходного объекта, световая мощность сосредоточена в меньшей площади, а это означает , что освещенность выше на изображении.

Свет в плоскости изображения, однако, заполняет больший телесный угол так , яркость выходит таким же , при условии , что нет никакой потери в объективе. Изображение не может быть «ярким» , чем источник.

Определение

Параметры для определения яркости

Яркость в заданной точке источника света, в заданном направлении, определяется производной

L v знак равно d 2 Φ v d Σ d Ω Σ соз ⁡ θ Σ { Displaystyle L _ { mathrm {v}} = { гидроразрыва { mathrm {d} ^ {2} Phi _ { mathrm {v}}} { mathrm {d} Sigma , mathrm {д } Omega _ { Sigma} соз тета _ { Sigma}}}}

где

• L v представляет яркость ( кд / м 2 ),
• d 2 Φ v является световой поток ( лм ) , выходящий из зоны D Е в любом направлении , содержащейся внутри телесного угла d Ом Е ,
• d Σ является бесконечно малой площади ( м 2 ) источника , содержащего указанную точку,
• д Ом Е является бесконечно малым телесным углом ( ср ) , содержащий определенное направление,
• & thetas ; Е представляет собой угол между нормальным п Е к поверхности д Е и заданном направлении.

Если свет проходит через среду без потерь, яркость не изменяется вдоль заданного светового луча. По мере того как луч пересекает произвольную поверхность S , яркость задается

L v знак равно d 2 Φ v d S d Ω S соз ⁡ θ S { Displaystyle L _ { mathrm {v}} = { гидроразрыва { mathrm {d} ^ {2} Phi _ { mathrm {v}}} { mathrm {d} S , mathrm {d} Omega _ {S} соз тета _ {S}}}}

где

• д S является бесконечно малой площадью S видно из источника внутри телесного угла d Ом Е ,
• d Ω S является бесконечно малой телесный угол , образуемый с помощью д Е , как видно из г S ,
• θ S представляет собой угол между нормалью п S к д S и направление света.

В более общем плане, яркость вдоль светового луча может быть определена как

L v знак равно N 2 d Φ v d г { Displaystyle L _ { mathrm {v}} = п ^ {2} { гидроразрыва { mathrm {d} Phi _ { mathrm {v}}} { mathrm {d} G}}}

где

• д G является etendue из бесконечно узкого пучка , содержащего указанный луч,
• d Φ v является световым потоком , переносимый этим лучом,
• п является показателем преломления среды.

Отношение к Освещенности

Яркости отражающей поверхности связана с освещенностью он получает:

∫ Ω Σ L v d Ω Σ соз ⁡ θ Σ знак равно M v знак равно Е v р { Displaystyle { BEGIN {выровнен} Int _ { Omega _ { Sigma}} L _ { mathrm {v}} mathrm {d} Omega _ { Sigma} соз тета _ { Sigma} & = M _ { mathrm {v}} \ & = Е _ { mathrm {v}} R {конец выровнен}}}

где интеграл охватывает все направления излучения Ом Е , и

В случае совершенно диффузным отражателем (также называемый Lambertian отражатель ), яркость является изотропным, на косинус закону Ламберта . Тогда отношения просто

L v знак равно Е v р / π { Displaystyle L _ { mathrm {v}} = Е _ { mathrm {v}} R / пи}

Единицы

Разнообразие единиц были использовано для яркости, кроме кандел на квадратный метр.

Один нит равно:

воздействие на здоровье

Сетчатки повреждение может произойти, когда глаз подвергается воздействию высокой яркости. Повреждение может произойти из-за локальный нагрев сетчатки. Фотохимические эффекты могут также привести к повреждению, особенно на коротких волнах.

Светимость метр

Измеритель яркости представляет собой устройство , используемое в фотометрии , который может измерять яркость в определенном направлении и с определенным телесным углом . Простейшие устройства измеряют яркость в одном направлении , в то время формирования изображения метров яркости измерения яркости аналогично тому , как цифровые камеры записывают цветные изображения.

Смотрите также

Рекомендации

Освещение и зрительная работоспособность (Часть 2)

Блескость может проявляться одной из двух следующих форм, воздействующих отдельно или ощущаемых одновременно.

Первая известна как слепящая блескость, нарушающая и искажающая видимость деталей или объектов, но не обязательно вызывающая ощущение неудобства.

Вторая квалифицируется как дискомфортная блескость, вызывающая неудобство, без обязательного ухудшения при этом видимости деталей и объектов.

В многочисленных рабочих помещениях, особенно в бюро, но необязательно в промышленных зданиях, дискомфортная блескость часто создает больше проблем, чем слепящая блескость. Меры, принимаемые для устранения дискомфортной блескости, создаваемой светильниками и окнами, обычно также достаточны для сглаживания слепящей блескости.

Блескость может также возникать при отражении от поверхностей с высокой отражающей способностью, особенно в случае применения источников высокой яркости и зеркально отражающих поверхностей, например, из полированного металла. Блестящее изображение, воспринимаемое глазом, может вызывать неудобство и рассеивает внимание работника. Блеск может соединять одновременно дискомфортную блескость и слепящую блескость.

Дискомфортная блескость

Обычно дискомфортная блескость создает ощущение неудобства, которое увеличивается со временем, вызывая усталость.

Ощущение дискомфорта усиливается при увеличении яркости источников, телесных углов, ими образуемых, и числа источников света, находящихся в поле зрения.

Оно уменьшается при увеличении угла между направлением от глаза к источнику света и линией зрения, а также при повышении яркости фона.

Другие параметры, такие как характеристики зрения субъекта и степень его сосредоточенности на объекте зрения, также могут влиять на уровень испытываемого дискомфорта.

Обычно яркость заднего плана обусловливает общий уровень яркостной адаптации глаза. Если источник света имеет большие размеры (например окно), надо учитывать влияние яркости этого источника на уровень адаптации.

В международной практике существует общая точка зрения на важность таких параметров, как яркость источника света, его видимая площадь поверхности и яркость фона, которые определяют степень блескости. В различных странах проведенные исследования позволили определить относительные значения этих параметров, чтобы перейти к субъективному определению ощущения блескости.

Читайте подробнее о комфортном освещении в разделе Методики освещения

Слепящая блескость

Слепящая блескость обычно возникает в том случае, когда крупный источник низкой яркости (или маленький источник высокой яркости) виден вблизи от линии зрения, направленной на объект. Примером может служить трудность чтения надписей, расположенных впереди или очень близко от окна, через которое видно небо.

Мерцание

Колебания светового потока, производимые источником света или наблюдаемые на освещенной поверхности, находящейся в поле зрения, воспринимаются в том случае, когда частота этих колебаний достаточно низкая. Эта пульсация может вызывать чувство неудобства и приводит, в частности, к раздражению. Ощущение пульсации значительно зависит от индивидуума так же, как ощущение дискомфорта.

Частота замечаемой пульсации зависит от яркости и площади источника или освещенной зоны, положения изображения на сетчатке, вида кривой яркости по времени и амплитуды колебаний. Колебания света могут вызвать также стробоскопический эффект, при котором предметы кажутся либо скачкообразно движущимися, либо, наоборот, искажается реальная скорость вращающихся предметов.

Зрение

Зрительное восприятие представляет собой сложный процесс как в том, что касается восприятия объекта, так и в реакциях на окружающую среду. Если человек хорошо себя чувствует, то его зрительная система в широком диапазоне яркостей сама хорошо приспосабливается путем саморегуляции к тому, чтобы передать информацию с максимальной ясностью.

Однако глаза испытывают напряжение при чрезмерных или даже противоречивых требованиях, связанных с аккомодацией, регулированием диаметра зрачка и положением глазного яблока.

При работе на близком расстоянии два эти механизма, вызывающие напряжение, могут сочетаться. Они обеспечивают схождение осей зрения и аккомодацию.

Это должно приниматься в расчет при исследовании рабочего места и окружающего пространства.

Характеристики зрения различны у людей и изменяются с возрастом. Они также зависят от некоторых болезней, например от диабета. Наиболее серьезным изменением, происходящим с глазами при старении, является снижение способности аккомодации. В этом случае полезно прибегать к помощи оптических средств. С возрастом могут возникнуть и другие изменения:

• — уменьшение пропускания света в глазных средах, что затрудняет зрение в условиях слабого освещения;
• — увеличение рассеяния в глазных средах, значительно повышающее чувствительность глаз к блескости (слепящей блескости, в частности).
• Создание соответствующего и неслепящего освещения приобретает большее значение для более пожилых работников, чем для молодых, поэтому этот вопрос следует изучать очень внимательно.

Параметры рабочего пространства

Параметры рабочего пространства, такие как ограничения, ухудшающие поле зрения, оптимальные условия положения работника, необходимо учитывать при создании хорошего освещения.

Освещение. Самый светлый портал ЭкспертЮнион