ТОВ «Селток Фотонікс»
SELTOK PHOTONICS . COM
перший професійний
каталог оптоелектроніки 
ua
+38 (067) 326-44-76+38 (044) 351-16-05
Замовити дзвінок
Кошик замовлення
  • Меню
  • Каталог
    • Thorlabs
      • Оптомеханіка
        • Оптичні столи
        • Оптомеханічні компоненти
        • Позиціонування. Управління переміщенням
      • Детектори
        • Фотоелектронні помножувачі / ФЕП
      • Оптика
        • Оптичні компоненти
        • Оптичні ізолятори
      • Оптоволокно
        • Волокно та патчкорди
        • Оптоволоконні компоненти
        • Інспекційні інструменти
      • Джерела випромінювання
        • Лазери
        • Некогерентні джерела світла
      • Аналіз випромінювання
        • Вимірювання потужності та енергії
        • Візуалізація випромінювання
      • Лабораторне приладдя та аксесуари
      • Діафрагми, апертури, пінхоли
    • Волоконно оптичні гіроскопи (FOG)
      • Компоненти FOG
      • Системи вимірювання інерції (IMU)
      • Волоконно оптичні гіроскопи (FOG)
      • Інструменти FOG
      • Кільцеві лазерні гіроскопи (RLG)
    • Лазери
      • Напівпровідникові лазери
        • Лазерні діоди
        • Лазерні діоди з волоконним виводом
        • Масиви лазерних діодів
      • Волоконні лазери
    • Джерела випромінювання
      • Джерела УФ випромінювання
        • Джерела світла
        • Аксесуари
      • Ксенонові / Ртутно-ксенонові лампи / LDLS
      • Дейтерієві лампи
      • Мультиспектральні джерела світла
      • Лампи з порожнистим катодом
      • LED системи та світлодіоди
      • Джерела інфрачервоного випромінювання
      • Джерела рентгенівського випромінювання
    • Детектори. Системи відображення
      • Електронні трубки
        • Фотоелектронні помножувачі ФЕП / ФЭУ
        • Модулі ФЕП
        • Датчики полум’я
        • Фотоелементи
        • Аксесуари
      • Оптонапівпровідникові детектори
        • Фотодіоди
        • Детектори інфрачервоні
        • Кремнієві ФЕП SiPM
        • Фотоелектронні інтегральні схеми
        • Плати керування
      • Блоки живлення. Підсилювачі
        • Блоки живлення
        • Підсилювачі
      • Сцинтилятори. Кристали
    • Камери. Об'єктиви
      • Камери
      • Об'єктиви
      • Аксесуари
    • Оптика. Оптичні системи
      • Оптика
        • Поляризаційні компоненти
        • Адаптивна оптика
      • Оптичні системи, монохроматори
        • Монохроматори
        • Оптичні системи
      • Оптоволокно
        • Волоконно-оптичні пластини
    • Спектрометрія
      • Спектрометри оптичні
      • Допоміжне спектрометричне обладнання
      • Спектрометричні оптоволоконні джерела світла
      • Раманівська спектрометрія
        • Раманівські спектрометри / Системи
        • Лазери для раманівської спектрометрії
        • Тримачі зразків, зонди та аксесуари
      • Вимірювальні системи
      • Портативні аналізатори для сільського господарства, промисловості, фармацевтики, LIBS
    • Аналізатори та генератори сигналів
      • Генератори сигналів
        • Генератори імпульсів
        • Генератори сигналів довільної форми
        • Генератори шаблонів
        • Модулі NI FlexRIO
      • Аналізатори сигналів, дігітайзери, крейти
        • Модулі обробки імпульсів MCA
        • Дігітайзери
        • Крейти
        • Системи зчитування
  • Виробники
  • Про нас
    • Глосарій
    • Новини
    • Вакансії
  • Контакти
    • Каталог
      • Thorlabs
      • Волоконно оптичні гіроскопи (FOG)
      • Лазери
      • Джерела випромінювання
      • Детектори. Системи відображення
      • Камери. Об'єктиви
      • Оптика. Оптичні системи
      • Спектрометрія
      • Аналізатори та генератори сигналів
    • Виробники
    • Про нас
      • Глосарій
      • Новини
      • Вакансії
    • Контакти
    • Питання відповідь
    • Виробники
    Будьте завжди в курсі!
    Дізнавайтесь про новітні розробки першими
    Новини
    Всі новини
    9 Грудня 2022
    Нова камера TAMRON MP3010M-EV з 10х зумом та стабілізацією зображення
    8 Листопада 2022
    Нова лінійка VIS-SWIR об’єктивів Tamron
    8 Листопада 2022
    Камера-модулі для моторизованих об’єктивів Kurokesu
    Cтатті
    Всі статті
    Антилазер забезпечує майже ідеальне поглинання світла
    Антилазер забезпечує майже ідеальне поглинання світла
    Антиблікове покриття забезпечує ідеальне пропускання світла
    Антиблікове покриття забезпечує ідеальне пропускання світла
    Ефективний лазер на вільних електронах
    Ефективний лазер на вільних електронах
    Головна-Довідкова інформація-Cтатті-Фотометричні одиниці

    Фотометричні одиниці

    Фотометричні одиниці
    24.07.2020

    У цій статті коротко розглянуті фотометричні одиниці, що зазвичай використовуються для вимірювання кількості випромінювання, пояснено поділ випромінювання на області за довжиною хвиль (спектральний діапазон) та вказані їх назви, а також порівняні одиниці вимірювання які використовуються для вираження сили світла у різних системах вимірювань.

    Оскільки інформація у статті є лише оглядом основних фотометричних одиниць,
    то при потребі у більш детальній інформації, рекомендуємо звертатись до спеціалізованих книг. 



    1 Спектральні області та їх межі 
    Електромагнітні хвилі охоплюють дуже широкий діапазон від гамма-променів до радіохвиль.
    Так званий оптичний діапазон, тобто те, що прийнято називати "світлом" - це досить вузький діапазон цих електромагнітних хвиль.

    Таблиця 1-1 містить назви спектральних областей, які класифікуються за довжиною хвиль світлових променів.
    Там же міститься діаграма перетворення різних одиниць вимірювання.

    Загалом те, що ми зазвичай називаємо світлом, охоплює діапазон від 102 до 106 нанометрів (нм) у довжині хвилі.
    Спектральна область між 350 нм і 750 нм, показана в таблиці, зазвичай називається видимою областю.
    Область із довжинами хвилі, коротшими за видимі, поділяється на ближній ультрафіолет (коротший 350 нм),
    вакуумний ультрафіолет (коротший за 200 нм), який поглинається повітрям,
    та екстремально далекий ультрафіолет (коротший 100 нм).

    Промені з ще більш короткими довжинами хвиль простягаються в область, яка називається м'які рентгенівські промені
    (коротше 10 нм) та рентгенівські промені. Навпаки, промені з довшими довжинами хвиль за межами видимої області
    простягаються від ближнього інфрачервоного (750 нм або вище) до інфрачервоного (кілька мікрометрів або вище) та
    далекого інфрачервоного (декількох десятків мікрометрів або вище).

    Таблиця 1-1: Спектральні області та перетворення одиниць вимірювання

    Spectral regions.jpg

    Енергія світла E (J) виражається наступним рівнянням (рівняння 1-1).

    Рівняння 1-1

    Light energy.jpg
    де 
    h: стала Планка 6.626✕10-34 (Дж·с) 
    u: частота світла (Гц)
    c: швидкість світла 3✕108 м/с
    l: довжина хвилі (нм)
     
    Рівняння 1-1 можна переписати як рівняння 1-2, замінивши E на eV, довжину хвилі в нанометрах (нм) та константи h і c на рівняння. 1-1. Тут 1 еВ дорівнює 1,6 × 10-19 Дж.

    Рівняння 1-2

    Light energy2.jpg

    З рівняння 1-2 видно, що енергія світла тим більша, чим менша довжина хвилі світла.


    2 Одиниці сили світла
    У цьому розділі описані одиниці, що використовуються для вираження сили світла, та їх визначення.

    Енергетична фотометрична величина (radiant quantity) або потік випромінювання (radiant flux) - це фізична величина, виражена в одиницях ватт (Дж/с). На відміну від цього, світлова величина (photometric quantity) або світловий потік (luminous flux) виражається люменами, що корелюють із зоровим відчуттям світла.

    Якщо кількість фотонів у секунду дорівнює n, а довжина хвилі - λ, то рівняння. 1-1 можна переписати у вигляді рівняння 1-3 з відношення W = J/S.

    Рівняння 1-3
    radiant power1.jpg

    Наступне рівняння може бути отримано шляхом заміни конкретних значень для вищевказаного рівняння.
    radiant power2.jpg

    Наведене вище рівняння показує співвідношення між потужністю випромінювання світла (Вт) та кількістю фотонів (N), і може бути корисним, якщо його пам’ятати.

    У таблиці 1-2 наведено порівняння енергетичних фотометричних (radiant) одиниць із світловими (photometric) одиницями (у дужках [ ]). У наступних розділах статті окремо описаний кожен з блоків таблиці.

     Величина   Назва одиниці   Позначення 
     Потік випромінювання / Radiant flux 
     [Світловий потік / Luminous flux]
     Вати
     [люмени]
     Вт
     [лм]
     Енергія випромінювання / Radiant energy
     [Світлова енергія / Quantity of light]
     Джоулі
     [люмени на сек.] 
     Дж
     [лм·с]
     Інтенсивність випромінювання / Irradiance
     [Освітленість / Illuminance]
     Вати на квадратний метр
     [люкси]
     Вт/м2
     [лк]
     Випромінювальна здатність / Radiant emittance
     [Світність / Luminous emittance]
     Вати на квадратний метр 
     [люмени на квадратний метр] 
     Вт/м2
     [лм/м2]
     Сила випромінювання / Radiant intensity 
     [Сила світла / Luminous intensity]
     Вати на стерадіан 
     [кандели]
     Вт/ср 
     [кд]
     Променистість / Radiance
     [Яскравість / Luminance]
     Вати на стерадіан на квадратний метр 
     [кандели на квадратний метр]
     Вт/ср/м2 
     [кд/м2]

    Таблица 1-2: Порівняння енергетичних фотометричних одиниць з світловими одиницями (вказані у дужках [ ])

    2.1. Потік випромінювання [Світловий потік]
    Потік випромінювання - це величина для вираження кількості випромінювання, тоді як світловий потік, це величина для вираження кількості світла через зорове відчуття.
    Потік випромінювання (Φe) - це потік променевої енергії (Qe), що проходить через дану точку за одиничний проміжок часу, і виражається наступним чином:

    Рівняння 1-4
    Φe = dQe/dt (J/s)

    З іншого боку, світловий потік (Φ) вимірюється в люменах і виражається наступним чином:

    Рівняння 1-5
    Φ = km ∫Φe(λ)v(λ)dλ

    де
    Φe(λ): Спектральна щільність потоку випромінювання або спектральний потік
    km:     Максимальна чутливість людського ока (638 лм/Вт)
    v(λ):    Типова чутливість людського ока

    Максимальна чутливість ока (km) - це коефіцієнт перерахунку, що використовується для зв’язку кількості випромінювання і кількості світла. Тут v(λ) показує типовий спектральний відгук людського ока, встановлений на міжнародному рівні як спектральна світлова ефективність. Типовий графік залежності спектральної світлової ефективності від довжини хвилі (також зветься кривою світності) і відносної спектральної світлової ефективності на кожній довжині хвилі показаний на малюнку 1-1 і у таблиці 1-3 відповідно.

    Малюнок 1-1: Розподіл спектральної світлової ефективності
    Spectral luminous efficiency distribution.jpg


    Таблиця 1-3: Відносна спектральна світлова ефективність на кожній довжині хвилі

        Довжина хвилі (нм)     Світлова ефективність      Довжина хвилі (нм)     Світлова ефективність 
            400      0,0004            600         0,631   
              10      0,0012           10      0,503
              20      0,0040           20      0,381
              30      0,0116           30      0,265
              40      0,023              40      0,175
            450      0,038         650      0,107
              60      0,060           60      0,061
              70      0,091           70      0,032
              80      0,139           80      0,017
              90      0,208           90      0,0082
            500      0,323         700      0,0041
              10      0,503           10      0,0021
              20      0,710           20      0,00105
              30      0,862           30      0,00052
              40      0,954           40      0,00025
            550      0,995         750      0,00012
            555      1,0           60      0,00006
              60      0,995    
              70      0,952    
              80      0,870    
              90      0,757    


    2.2. Енергія випромінювання [Світлова енергія]
    Енергія випромінювання (Qe) - це інтеграл потоку випромінювання протягом тривалого часу. Аналогічно, кількість світла (Q) - це інтеграл світлового потоку протягом тривалого часу. Кожна з величин відповідно виражається рівнянням 1-6 та рівнянням 1-7.

    Рівняння 1-6
    Qe = ∫Φedt (W·s)

    Рівняння 1-7
    Q = ∫Φdt (Im·s)


    2.3. Інтенсивність випромінювання [Освітленість]
    Інтенсивність випромінювання (Ee) - це потік випромінювання, що падає на одиницю площі поверхні, також може називатися щільністю потоку випромінювання. (Див. малюнок 1-2.) Аналогічно, освітленість (E) - це світловий потік, що падає на одиницю площі поверхні. Кожна з величин відповідно виражається рівнянням 1-8 та рівнянням 1-9.

    Рівняння 1-8
    Ee = dΦe/ds (Вт/м2)

    Рівняння 1-9
    E = dΦ/ds (лк)


    Малюнок 1-2: Інтенсивність випромінювання [Освітленість]

    RADIANT FLUX.jpg


    2.4. Випромінювальна здатність [Світність]
    Випромінювальна здатність / Radiant emittance [Світність / Luminous emittance]

    Випромінювальна здатність (Me) - це потік випромінювання, що випромінюється з одиниці площі поверхні. (Див. малюнок 1-3) Аналогічно, світність (M) - це світловий потік, що випромінюється з одиниці площі поверхні. Кожна з величин відповідно виражається рівнянням 1-10 та рівнянням 1-11.

    Рівняння 1-10
    Me = dΦe/ds (Вт/м2)

    Рівняння 1-11
    M = dΦ/ds (лм/м2)


    Малюнок 1-3: Випромінювальна здатність [Світність]

    RADIANT FLUX2.jpg


    2.5. Сила випромінювання [Сила світла]
    Сила випромінювання (Ie) - це потік випромінювання, що виходить із точкового джерела, поділений на одиничний тілесний кут. (Див. малюнок 1-4) Аналогічно, сила світла (I) - це світловий потік, що виходить із точкового джерела, поділений на одиничний тілесний кут. Кожна з величин відповідно виражається рівнянням 1-12 та рівнянням 1-13.

    Рівняння 1-12 
    Ie = dΦe/dw (Вт/ср)
    де
    Φe: потік випромінювання (Вт)
    w:   тілесний кут (ср)

    Рівняння 1-13 
    I = dΦ/dw (кд)
    де
    Φ: світловий потік (лм)
    w: тілесний кут (ср)


    Малюнок 1-4: Сила випромінювання [Сила світла]

    RADIANT SOURCE.jpg



    2.6. Променистість [Яскравість]
    Променистість (Le) - це сила випромінювання, що виходить з джерела випромінювання у певному напрямку, поділена на одиницю площі ортографічної проекції поверхні. (Див. малюнок 1-5) Аналогічно, яскравість (L) - це світловий потік, що виходить з джерела світла у певному напрямку, поділений на одиницю площі ортографічної проекції поверхні. Кожна з величин відповідно виражається рівнянням 1-14 та рівнянням 1-15.

    Рівняння 1-14 
    Le = dle/ds⋅cosθ (Вт/ср/м2)
    де
    le: сила випромінювання
    s:  площа
    θ:  кут між напрямком огляду та площею поверхні

    Рівняння 1-15 
    L = dl/ds⋅cosθ (cd/m2)
    де
    l: сила світла (кд)


    Малюнок 1-5: Променистість [Яскравість]

    RADIANT SOURCE2.jpg


    Розгляд основних фотометричних одиниць, які визначені для кількісних вимірювань випромінювання та світла, завершено.
    Слід лише відмітити, що самі фотометричні одиниці можуть відноситись до різних систем вимірювань, як до загальноприйнятої на даний момент міжнародної системи СІ, так і до інших, уже застарілих міжнародних або національних. Оскільки використання інших, відмінних від системи СІ, одиниць вимірювання щодо яскравості та освітленості продовжується, то нижче наводимо дані по їх взаємному перетворенню.


    Таблиця 1-4: Одиниці яскравості

      Назва одиниці     Символ    Формула перетворення 
      кандела на метр квадратний      кд/м2  
       ніт       нт  1 нт = 1 кд/м2
       стильб       сб  1 сб = 1 кд/см2 = 104 кд/м2
       апостильб      асб  1 асб = 1 /π кд/м2
       Ламберт       Лб  1 Лб = 1/π кд/см2 = 104/π кд/м2   
       фут-Ламберт    фут-Лб  1 фут-Лб = 1/π кд/фут2 = 3,426 кд/м2 



    Таблиця 1-5: Одиниці освітленості

      Назва одиниці     Символ     Формула перетворення 
      люкс           лк
      фот       фот  1 фот = 1 лм/см2 = 104 лк
      фут-свічка        фс  1 фс = 1 лм/фут2 = 10,764 лк 





    Джерело: Hamamatsu Photonics "Photomultiplier Tubes. Basics and Applications."



    Пов'язані товари

      • StellarNet Inc SL1 оптоволоконне вольфрамово-галогенне джерело світла 350-2500нм 200Вт/м2
        StellarNet Inc SL1 оптоволоконне вольфрамово-галогенне джерело світла 350-2500нм 200Вт/м2
        Є в наявності (1)
        Детальніше
      • StellarNet Inc SL5-CUV вольфрамово-галогенне/дейтерієве джерело світла з інтегрованим тримачем кювет 190-2500нм
        StellarNet Inc SL5-CUV вольфрамово-галогенне/дейтерієве джерело світла з інтегрованим тримачем кювет 190-2500нм
        Під замовлення
        Детальніше
      • StellarNet Inc R600-8-VisNIR зонд відбиття для VIS-NIR діапазону
        StellarNet Inc R600-8-VisNIR зонд відбиття для VIS-NIR діапазону
        Під замовлення
        Детальніше
      Повернутися

      2023 © ТОВ «Селток Фотонікс»
      logo youtube.png   in logo.png
      ПОПУЛЯРНІ РОЗДІЛИ
      КОМПАНІЯ
      ІНФОРМАЦІЯ
      • Фотоелектронні помножувачі
      • Датчики полум'я
      • Фотодіоди
      • Інфрачервоні детектори
      • Інфрачервоні випромінювачі
      • Лінзи, дзеркала, призми
      • Монохроматори
      • Оптичні столи
      • Лазери
      • Про нас
      • Контакти
      • Виробники
      • Новини
      • Статті
      • Глосарій
      • Питання-відповідь
      • Особистий кабінет
      +38 (067) 326-44-76+38 (044) 351-16-05
      Замовити дзвінок
      2023 © ТОВ «Селток Фотонікс»
      logo youtube.png   in logo.png