Fotometrie 1

I. FOTOMETRIE

1.1. Generalităţi. Ochiul ca receptor de radiaţii luminoase

1.1.1. Generalităţi

Fotometria este partea opticii care studiază caracteristicile energetice ale luminii şi senzaţiile luminoase produse de aceasta. Ea stă la baza tehnicii iluminatului şi a măsurătorilor fotometrice.

În sens mai larg, fotometria include atât măsurătorile efectuate în domeniul vizibil, cât şi în domeniul ultraviolet şi în cel infraroşu.

Fotometria operază cu două sisteme de mărimi şi unităţi:

- mărimi şi unităţi energetice, care caracterizează lumina din punctul de vedere al energiei transportate;

- mărimi şi unităţi fotometrice, care caracterizează lumina din punctul de vedere al senzaţiei luminoase pe care aceasta o produce.

Metodele de măsurare ale mărimilor cu care operează fotometria se împart şi ele în două categorii:

- metode subiective – când receptorul de radiaţii luminoase este ochiul uman;

- metode obiective – când se folosesc alţi receptori fotosensibili (emulsii fotosensibile, fotoelemente, termoelemente, etc.)

1.1.2. Ochiul ca receptor de radiaţii luminoase

Senzaţia de luminozitate produsă de lumină asupra ochiului se manifestă prin:

- senzaţia de intensitate, care este dependentă de energia care cade pe unitatea de suprafaţă a retinei;

- senzaţia de culoare – ochiul percepe diferit radiaţiile monocromatice diferite, adică are o sensibilitate spectrală.

Sensibilitatea ochiului este diferită de zero pentru lungimi de undă cuprinse în intervalul dintre lungimea de undă a radiaţiilor roşii, respectiv violete (violet <  < roşu) şi depinde de fluxul de energie radiantă incidentă. Din acest punct de vedere, vederea umană se poate clasifica în mai multe categorii:

- vedere transfotopică – la fluxuri de energie radiantă foarte mari;

- vedere fotopică (diurnă) – la fluxuri de energie radiantă mari;

- vedere scotopică (crepusculară) – la fluxuri de energie radiantă mici;

- vedere transscotopică – la fluxuri de energie radiantă foarte mici;

Ochiul are proprietatea de adaptare, devenind mai sensibil la lumină slabă şi mai puţin sensibil la lumină intensă.

Capacitatea de percepere a radiaţiei de către ochi este diferită la lungimi de undă diferite, în sensul că ochiul uman percepe diferit două surse de lumină de aceeaşi putere, dar cu lungimi de undă diferite. De exemplu, dacă se iluminează două jumătăţi ale unei suprafeţe albe cu două radiaţii monocromatice de lungimi de undă diferite dar care emit acelaşi flux energetic, se constată că ochiul percepe cele două radiaţii ca şi cum ele ar avea fluxuri energetice diferite. S-a constatat că ochiul uman prezintă o sensibilitate maximă la radiaţia vizibilă cu lungimea de undă 0 = 555 nm pentru vederea diurnă. În cazul vederii crepusculare, această valoare se deplasează spre lungimi de undă mai mici ~ 500 nm). Dacă în experienţa de mai sus, una din cele două radiaţii (radiaţia de referinţă) are lungimea de undă 0 = 555 nm şi fluxul energetic e0 iar cealaltă are acelaşi flux dar o lungime de undă diferită, , se constată că ochiul este cu atât mai puţin sensibil la această radiaţie (prin comparaţie cu radiaţia de referinţă) cu cât lungimea de undă  diferă mai mult faţă de 0. Cu cât ochiul este mai puţin sensibil la o anumită radiaţie de lungime de undă , cu atât va trebui mărit mai mult fluxul energetic  al acestei radiaţii, faţă de fluxul radiaţiei de referinţă pentru a da aceeaşi senzaţie luminoasă.

Sensibilitatea diferită a ochiului uman la radiaţii de lungimi de undă diferite se poate exprima printr-o mărime fizică numită sensibilitate spectrală relativă a ochiului, V, definită prin relaţia: