Единицы измерения света

Сила света I.Сила света определяется выходной мощностью источника света. Раньше стандартной единицей измерения силы света была свеча Гефнера, это сила света (свеча), близкая к силе света стеариновой свечи диаметром 1 см. В настоящее время международной единицей является кандела (кд), равная 1/60 силы световой энергии, излучаемой площадью 1 см2 платины, нагретой до точки плавления. Сила света вольфрамовой лампы составляет приблизительно 1 кд на 0,5 ватт потребляемой мощности.

Световой поток Ф (фи). Световой поток определяет поток лучистой энергии от источника света. Единица измерения светового потока люмен (лм). 1 люмен — это величина светового потока от источника света с силой света 1 кд на единицу пространственного угла стерадиан. Этот пространственный угол, образованный от центра сферы радиусом 1 м с до площади поверхности 1 м2. Для фотографических и вольфрамовых ламп обычно указывают общий световой поток. Так источник света с силой света 1 кд дает общий световой поток 12,56 лм, поскольку площадь поверхности сферы с радиусом 1 м составляет 12,56 м2. Другими словами, полная поверхность сферы захватывает пространственный угол 12,53 стерадиан.

Освещение E. В световых установках свет рано или поздно достигает поверхности, которая должна быть освещена. Световая энергия, достигающая объекта, называется освещением (часто ее называют яркостью), единица измерения освещения — люкс. 1 лк равен освещению поверхности, получающей 1 лм/м2.

При ярком дневном свете летом уровень освещения может достигать 100 000 лк, освещение ярко освещенного прожекторами стадиона составляет примерно 1000 лк. Старая единицы измерения освещения, используемая до сих пор — фут-свеча (фс); 1фс = 1076 лк. Поскольку экспозиция в фотографии зависит не только от освещения, но также и от длительности, существует производная единица H: люкс-секунда (лкс). Это освещение 1 лк длительностью 1 с.

Светность L. Величина освещения указывает на количество энергии света, достигающее объекта. Последний отражает часть этой энергии. Поток света, отражаемый от поверхности, называется светностью и измеряется в канделах на м2 (кд/м2). (И эту величину иногда называют яркостью.) 1 кд/м2 — это светность поверхности с отражательной способностью 100 %, получающей освещение 1 лк. При замерах падающего света с помощью экспонометра измеряется освещение, при замерах отраженного света измеряется светность.

Световая отдача. Любой источник света нуждается в энергии — обычно электрической. Чтобы указать, насколько хорошо искусственный источник света преобразует входящую энергию в свет, определяется световая отдача, т.е. световой поток на единицу электрической мощности, например, люмен на ватт (лм/Вт).

Индекс цветопередачи R_a. В технических данных большинства газоразрядных осветительных приборов приводятся характеристики цветопередачи, которые указывают на степень цветопередачи лампы или степень цветопередачи при определенной температуре цвета по отношению к цветопередачи тепловых излучателей. Как правило, индекс цветопередачи тепловых радиаторов составляет 100. Газоразрядные лампы, однако, всегда имеют большие или меньшие промежутки в спектре, и поэтому их индекс цветопередачи меньше 100.

Индекс цветопередачи определяется исходя из свойств ослабления не менее 8 цветов, определенных соответствующим образом.

Для фотографии пригодны только газоразрядные лампы с индексом цветопередачи Ra = не менее 85. Галогенные и паросветные лампы, подробно описываемые ниже, обладают индексом цветопередачи Ra = мин 90.

Резюме. На первый взгляд все единицы измерения света кажутся сложными. На схеме слева показана взаимосвязь между единицами измерения света. Источник света, для простоты допускается, что это точечный источник, силой света 1 кд испускает световой поток 1 лм в пределах пространственного угла. На расстоянии 1 м площадь 1 м2 получает освещение 1 лк. При этих условиях поверхность с отражающей способностью 100 % (альбедо 1,00) имеет светность 1 кд/м2. Если освещение 1 лк действует в течение 1 секунды, то количество освещения равно 1 лкс.

Падение света. В пределах единицы пространственного угла точечный источник с силой света 1 кд производит освещение 1 лк на расстоянии 1 м. Энергия света распределяется по площади 1 м2. На расстоянии 2 м, площадь освещения становится равной 4 м2 — та же световая энергия распределяется по площади в четыре раза большей. Увеличение расстояния до источника света вдвое уменьшает освещение в четыре раза.

На расстоянии 3 м площадь освещения становится равной 9 м2, а освещение в любой точке этой площади составляет одну девятую часть от освещения на расстоянии 1 м.

Для точечных источников дивергентных пучков света освещение поверхности на различных расстояниях уменьшается обратно пропорционально увеличению площади освещения. На единицу площади, таким образом, освещение уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Это квадратичная обратная пропорция применима, конечно, только источникам света, излучающим дивергентные пучки. Параллельные лучи не испытывают (по крайней мере в теории) падения света, так же, как (даже на практике) не подвержен падению света лазерный луч.

Закон Ламберта. Освещение поверхности зависит не только от силы источника света и расстояния до него, но также и от угла, под которым свет падает на поверхность. Если свет достигает поверхности под прямым углом (угол отклонения 0°), то освещение просто равно частному силы света в кд и квадрату расстояния в м.

Если же поверхность наклонна по отношению к направлению света, она получает меньше света, чем если бы находилась к направлению света под прямым углом. Фактическое освещение в этом случае является функцией косинуса угла падения (противоположная сторона, разделенная на гипотенузу прямоугольного треугольника, определяющего угол). Для угла падения 0° косинус составляет 1, для 90° — 0). Знание о том, как освещение уменьшается при наклонном падении, полезно в том случае, если Вы хотите осветить фон под объектом съемки так, чтобы он постепенно становился из черного белым. Но на практике Вам вряд ли придется часто пользоваться электронным калькулятором вместо экспонометра. Лучшие инструменты для правильного определения значений экспозиции — опыт и хороший экспонометр.