mikä on radiometria?
radiometria on tieteenala, jolla mitataan valoa missä tahansa sähkömagneettisen spektrin osassa. Käytännössä termi rajoittuu yleensä infrapuna -, näkyvä-ja ultraviolettivalon mittaamiseen optisilla instrumenteilla. Säteilyvoimakkuus on valon voimakkuus ja se mitataan watteina neliömetriä kohti.
mitä fotometria on?
fotometria on tiede, jossa mitataan näkyvää valoa yksiköissä, jotka painotetaan ihmissilmän herkkyyden mukaan. Se on kvantitatiivista tiedettä, joka perustuu tilastolliseen malliin ihmisen visuaalisesta reaktiosta valoon – eli meidän havaintoomme valosta – tarkoin valvotuissa olosuhteissa. Säteilyn fotometristä ekvivalenttia kutsutaan Illuminanssiksi, ja se mitataan Lumeneina neliömetriä kohti (LX).
ihmisen näköjärjestelmä
ihmisen näköjärjestelmä reagoi sähkömagneettisen spektrin valoon aallonpituuksilla 380-770 nanometriä (nm). Näemme valon eri aallonpituuksilla jatkumona värejä läpi näkyvän spektrin: 650 nm on punainen, 540 nm on vihreä, 450 nm on sininen ja niin edelleen.
ihmissilmän herkkyys valolle vaihtelee aallonpituuden mukaan. Esimerkiksi valonlähde, jonka vihreän valon säteilyvoimakkuus on yksi watti/m2, näyttää paljon kirkkaammalta kuin sama lähde, jonka punaisen tai sinisen valon säteilyvoimakkuus on yksi watti/m2. Fotometriassa emme mittaa säteilyenergian watteja. Sen sijaan yritämme mitata subjektiivista vaikutelmaa, joka syntyy stimuloimalla ihmisen silmä-aivo-näköjärjestelmää säteilyenergialla.
tätä tehtävää vaikeuttaa suunnattomasti silmän epälineaarinen reaktio valoon. Se vaihtelee paitsi aallonpituuden myös säteilyvuon määrän, sen mukaan, onko valo vakio vai välkkyvä, havaitun kohtauksen avaruudellisen monimutkaisuuden, iiriksen ja verkkokalvon mukautumisen, havaitsijan psykologisen ja fysiologisen tilan sekä joukon muita muuttujia
kuitenkin subjektiivinen käsitys näkemisestä voidaan kvantifioida ”normaaleissa” katseluolosuhteissa. Vuonna 1924 Kansainvälinen Valaistuskomissio (Commission Internationale d ’ Eclairage, Cie) pyysi yli sataa havainnoitsijaa vertaamaan silmämääräisesti monokromaattisten Valonlähteiden ”kirkkautta” eri aallonpituuksilla valvotuissa olosuhteissa. Mittausten keskiarvon perusteella saadaan havaitun ”keskivertohavaitsijan” niin sanottu Fotooppinen vaste alla olevassa kaaviossa esitetyllä tavalla:
vasemmalla oleva käyrä osoittaa vasteen alhaiselle valotasolle. Herkkyyden muutos johtuu siitä, että silmän valovasteesta vastaavat kahdentyyppiset valoreseptorit, tappisolut ja sauvat. Oikealla oleva käyrä osoittaa silmän vasteen normaaleissa valaistusolosuhteissa, ja Tätä kutsutaan Fotooppiseksi vasteeksi. Kävyt reagoivat näissä olosuhteissa valoon ja ne vastaavat myös ihmisen värihavainnosta.
vasemmalla oleva käyrä osoittaa silmien vasteen alhaiseen valotasoon, ja sitä kutsutaan Skotooppiseksi vasteeksi. Matalalla valotasolla sauvat ovat aktiivisimpia ja ihmissilmä on herkempi mille tahansa valon määrälle, mutta ei yhtä herkkä värialueelle. Sauvat ovat erittäin herkkiä valolle, mutta ne koostuvat yhdestä valokuvapigmentistä, mikä selittää värin erottelukyvyn menetyksen.
muunnos ihmisen fysiologian ja suoran radiometrisen yksikön huomioivien fotometristen yksiköiden välillä saadaan seuraavalla kaavalla: (fotometrinen yksikkö) = (radiometrinen yksikkö) x (683) x V (?missä V(?) on aikaisemmin esitetty ’Fotooppinen vaste’, joka pohjimmiltaan kertoo meille, kuinka tehokkaasti silmä poimii tiettyjä valon aallonpituuksia.
Fotooppinen vaste on valon aallonpituuden funktio, joten muuttuminen radiometrisistä yksiköistä fotometrisiksi yksiköiksi edellyttää ensin valonlähteen tuntemusta. Jos lähteen on määritelty omaavan tietyn värilämpötilan, voimme olettaa, että sen spektrinen säteilylämpötila on sama kuin täydellisen mustan kappaleen säteilijän, ja käyttää Planckin aiemmin määrittelemää lakia.
keinotekoisilla lähteillä ei yleensä ole samanlaista spektrijakaumaa kuin täydellisellä mustalla kappaleella, mutta meidän tarkoituksiamme ajatellen pidämme niitä tasa-arvoisina. Yllä oleva kaavio kuvaa useiden mustien runkopattereiden spektrisäteilyä. Jos ajatellaan mustan kappaleen säteilyn Fotooppista arviointia lämpötilassa t=2045K.
Valonlähetteen Tulo integroidaan Fotooppisen toiminnon avulla, jolloin saadaan muunnos Radiometrisestä signaalista Fotometriseksi.
Tutustu oheistuotteiden valikoimaan alla…