¿Qué es la Radiometría?
La radiometría es la ciencia de medir la luz en cualquier porción del espectro electromagnético. En la práctica, el término generalmente se limita a la medición de luz infrarroja, visible y ultravioleta utilizando instrumentos ópticos. La irradiación es la intensidad de la luz y se mide en vatios por metro cuadrado.
¿Qué es la fotometría?
La fotometría es la ciencia de medir la luz visible en unidades ponderadas de acuerdo con la sensibilidad del ojo humano. Es una ciencia cuantitativa basada en un modelo estadístico de la respuesta visual humana a la luz, es decir, nuestra percepción de la luz, bajo condiciones cuidadosamente controladas. El equivalente fotométrico de Luminosidad se llama Iluminancia y se mide en Lúmenes por metro cuadrado (Lux).
El sistema visual humano
El sistema visual humano responde a la luz en el espectro electromagnético con longitudes de onda que van de 380 a 770 nanómetros (nm). Vemos la luz de diferentes longitudes de onda como un continuo de colores que van a través del espectro visible: 650 nm es rojo, 540 nm es verde, 450 nm es azul, y así sucesivamente.
La sensibilidad del ojo humano a la luz varía con la longitud de onda. Una fuente de luz con una irradiación de un Vatio/m2 de luz verde, por ejemplo, parece mucho más brillante que la misma fuente con una irradiación de un Vatio/m2 de luz roja o azul. En fotometría, no medimos Vatios de energía radiante. Más bien, intentamos medir la impresión subjetiva producida al estimular el sistema visual ojo-cerebro humano con energía radiante.
Esta tarea se complica enormemente por la respuesta no lineal del ojo a la luz. Varía no solo con la longitud de onda, sino también con la cantidad de flujo radiante, si la luz es constante o parpadeante, la complejidad espacial de la escena que se percibe, la adaptación del iris y la retina, el estado psicológico y fisiológico del observador y una serie de otras variables
Sin embargo, la impresión subjetiva de ver se puede cuantificar para condiciones de visión «normales». En 1924, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) pidió a más de cien observadores que compararan visualmente el «brillo» de fuentes de luz monocromáticas con diferentes longitudes de onda en condiciones controladas. Tomar un promedio de las mediciones da como resultado la llamada respuesta fotópica del observador humano «promedio» percibido, como se muestra en el gráfico a continuación:
La curva de la izquierda muestra la respuesta a los bajos niveles de luz. El cambio de sensibilidad se produce porque dos tipos de fotorreceptores, los conos y las varillas, son responsables de la respuesta del ojo a la luz. La curva de la derecha muestra la respuesta del ojo en condiciones de iluminación normales y esto se denomina Respuesta fotópica. Los conos responden a la luz en estas condiciones y también son responsables de la percepción del color humano.
La curva de la izquierda muestra la respuesta de los ojos a niveles bajos de luz y se denomina respuesta escotópica. A bajo nivel de luz, las varillas son más activas y el ojo humano es más sensible a cualquier cantidad de luz presente, pero es menos sensible al rango de color. Las varillas son altamente sensibles a la luz, pero se componen de un solo pigmento fotográfico, lo que explica la pérdida de capacidad para discriminar el color.
La conversión entre unidades fotométricas que tienen en cuenta la fisiología humana y unidades radiométricas rectas viene dada por lo siguiente: (unidad fotométrica) = (unidad radiométrica) x (683) x V (?)donde V(?) es la ‘Respuesta fotópica’, mostrada anteriormente y básicamente nos dice cuán eficientemente el ojo capta ciertas longitudes de onda de luz.
La respuesta fotópica es una función de la longitud de onda de la luz y, por lo tanto, para convertir de unidades radiométricas a unidades fotométricas, primero se requiere el conocimiento de la fuente de luz. Si se especifica que la fuente tiene una temperatura de color determinada, podemos asumir que su emisión de radiación espectral es la misma que un radiador de cuerpo negro perfecto y usar la ley de Planck definida anteriormente.
Las fuentes artificiales en general no tienen la misma distribución espectral que un cuerpo negro perfecto, pero para nuestros propósitos las consideraremos iguales. El gráfico de arriba muestra la luminosidad espectral de varios radiadores de cuerpo negro. Si consideramos la evaluación fotópica de una radiación corporal negra a una temperatura de T = 2045K.
La integración del producto de la emisión de luz mediante la función Fotópica proporciona la conversión de una señal radiométrica a una Fotométrica.
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