Световая энергия

Светова́я эне́ргия  — физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин[1]. Характеризует способность энергии, переносимой светом, вызывать у человека зрительные ощущения. Является световым аналогом величины энергия излучения, входящей в систему энергетических величин. Получается путём преобразования значений спектральной плотности энергии излучения по формуле редуцированных фотометрических величин[2] с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения [3]:

Световая энергия
Размерность J·T
Единицы измерения
СИ лм·с
СГС лм·с
Примечания

световая величина

скалярная величина

где  — максимальная световая эффективность излучения[4], равная в системе СИ 683 лм/Вт[5][6]. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Единица измерения световой энергии в СИлюмен-секунда (лм·с).

Со световым потоком световая энергия связана соотношением:

где t — длительность освещения.

ПоясненияПравить

 
Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

Обосновать приведенную выше формулу перехода от   к   можно следующим образом.

Если свет представляет собой монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм, совпадающей с положением максимума функции  , то его энергии   сопоставляется световая энергия  , рассчитываемая по формуле:

 

где использовано приведенное выше значение  =683 лм/Вт.

Величина коэффициента   в принципиальном плане могла быть выбрана любой, в том числе и равной единице. Используемое же в СИ значение обусловлено только выбором  =683 лм/Вт в определении канделы, что в свою очередь связано с традициями и причинами исторического характера.

Способность вызывать зрительные ощущения у монохроматического света с длиной волны  , отличной от 555 нм, меньше, чем у света с длиной волны 555 нм в   раз. Соответственно и световую энергию в этом случае полагают меньшей во столько же раз:

 

В случае, когда свет немонохроматичен, но занимает при этом узкий спектральный интервал  , его световая энергия   связана с соответствующей энергией   аналогичным соотношением:

 

которое можно представить в виде:

 

Учитывая, что   по определению является спектральной плотностью энергии, и используя для неё стандартное обозначение  , последнее равенство переписываем в виде:

 

Любой свет, занимающий произвольный широкий участок спектра, можно представить, как совокупность большого числа световых излучений, каждое из которых занимает интервал  . Тогда полная световая энергия этой совокупности будет представлять сумму световых энергий каждого из излучений. Таким образом, переходя в пределе от суммирования к интегрированию, получим то же, что и раньше:

 

ПримечанияПравить

  1. Световая энергия. Статья в Физической энциклопедии.
  2. ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения.
  3. ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
  4. В литературе используется также термин «фотометрический эквивалент излучения».
  5. Число 683 лм/Вт является приближённым значением  , более точное значение — 683,002 лм/Вт. Подробности приведены в статье Кандела.
  6. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. (недоступная ссылка). Дата обращения 10 июня 2012. Архивировано 10 ноября 2012 года.