Vad är radiometri?
radiometri är vetenskapen om att mäta ljus i någon del av det elektromagnetiska spektrumet. I praktiken är termen vanligtvis begränsad till mätning av infrarött, synligt och ultraviolett ljus med optiska instrument. Irradians är ljusintensiteten och mäts i watt per kvadratmeter.
Vad är fotometri?
fotometri är vetenskapen om att mäta synligt ljus i enheter som viktas enligt känsligheten hos det mänskliga ögat. Det är en kvantitativ vetenskap baserad på en statistisk modell av det mänskliga visuella svaret på ljus – det vill säga vår uppfattning om ljus – under noggrant kontrollerade förhållanden. Den fotometriska ekvivalenten av strålning kallas belysningsstyrka och mäts i lumen per kvadratmeter (Lux).
det mänskliga visuella systemet
det mänskliga visuella systemet svarar på ljuset i det elektromagnetiska spektrumet med våglängder från 380 till 770 nanometer (nm). Vi ser ljus med olika våglängder som ett kontinuum av färger som sträcker sig genom det synliga spektrumet: 650 nm är rött, 540 nm är grönt, 450 nm är blått och så vidare.
känsligheten hos det mänskliga ögat för ljus varierar med våglängden. En ljuskälla med en irradians på en Watt/m2 grönt ljus verkar till exempel mycket ljusare än samma källa med en irradians på en Watt/m2 rött eller blått ljus. I fotometri mäter vi inte Watt strålningsenergi. Snarare försöker vi mäta det subjektiva intrycket som produceras genom att stimulera det mänskliga ögat-hjärnans visuella system med strålningsenergi.
denna uppgift kompliceras oerhört av ögats olinjära svar på ljus. Det varierar inte bara med våglängden utan också med mängden strålningsflöde, oavsett om ljuset är konstant eller flimrande, scenens rumsliga komplexitet uppfattas, anpassningen av iris och näthinnan, observatörens psykologiska och fysiologiska tillstånd och en mängd andra variabler
ändå kan det subjektiva intrycket av att se kvantifieras för ”normala” visningsförhållanden. År 1924, kommissionen Internationale d ’ Eclairage (International Commission on Illumination, eller CIE) bad över hundra observatörer att visuellt matcha ”ljusstyrkan” hos monokromatiska ljuskällor med olika våglängder under kontrollerade förhållanden. Att ta ett genomsnitt av mätningarna resulterar i det så kallade Fotopiska svaret hos den upplevda ’genomsnittliga’ mänskliga observatören som visas i diagrammet nedan:
kurvan till vänster visar svaret på låga ljusnivåer. Skiftet i känslighet uppstår eftersom två typer av fotoreceptorer, kottar och stavar, är ansvariga för ögats svar på ljus. Kurvan till höger visar ögats svar under normala ljusförhållanden och detta kallas det Fotopiska svaret. Konerna svarar på ljus under dessa förhållanden och de är också ansvariga för mänsklig färguppfattning.
kurvan till vänster visar ögons svar på låga nivåer av ljus och kallas Scotopic-svaret. Vid låg ljusnivå är stavarna mest aktiva och det mänskliga ögat är känsligare för vilken mängd ljus som helst, men är mindre känsligt för färgområdet. Stavar är mycket känsliga för ljus men består av ett enda fotopigment, som står för förlusten i förmågan att diskriminera färg.
omvandlingen mellan fotometriska enheter som tar hänsyn till mänsklig fysiologi och raka radiometriska enheter ges av följande: (fotometrisk enhet) = (radiometrisk enhet) X (683) x V(?) där V (?) är det ’Fotopiska svaret’ som visas tidigare och berättar i princip hur effektivt ögat tar upp vissa våglängder av ljus.
det Fotopiska svaret är en funktion av ljusets våglängd och för att konvertera från radiometriska enheter till fotometriska enheter krävs först kunskap om ljuskällan. Om källan anges ha en viss färgtemperatur kan vi anta att dess spektral utstrålning emittans är densamma som en perfekt svart kropp radiator och använda Plancks lag definieras tidigare.
konstgjorda källor i allmänhet har inte samma spektralfördelning som en perfekt svart kropp men för våra ändamål ska vi betrakta dem lika. Diagrammet ovan visar spektralstrålningen hos flera svarta kroppsradiatorer. Om vi betraktar den Fotopiska utvärderingen av en svart kroppsstrålning vid en temperatur av T=2045K.
integrering av produkten av ljusutsläppet genom Fotopfunktionen ger omvandlingen från en radiometrisk signal till en fotometrisk.
utforska vårt sortiment av relaterade produkter nedan…