Eficacia luminosa espectral de la radiación monocromática

Eficacia luminosa espectral de la radiación monocromática
$k$
Dimensión	J L -2 M -1 T 3
Unidades
SI	lm W- 1
notas
Escalar

La eficiencia de la luz espectral de la radiación monocromática es una cantidad física que caracteriza la sensibilidad del ojo humano a la exposición a la luz monocromática . Denotado , en el Sistema Internacional de Unidades (SI) tiene la dimensión lm / W. El nombre obsoleto es visibilidad . ${\ Displaystyle K (\ lambda)}$

Es conveniente y conveniente representar la eficiencia luminosa como un producto de dos factores: donde es el valor alcanzado en el máximo, y es una función adimensional de la longitud de onda , que toma un valor igual a la unidad en el máximo. La función se denomina eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática , su significado físico es que representa la sensibilidad espectral relativa del ojo humano promedio (normal) [1] . ${\ Displaystyle K (\ lambda)}$ $K(\lambda )=K_{m}V(\lambda ),$ $K_{m}$ ${\ Displaystyle K (\ lambda)}$ $V(\lambda)$ $V(\lambda)$

Definiciones

Como saben, una persona tiene dos mecanismos principales para la percepción de la luz. Uno de ellos se realiza con la ayuda de conos con un brillo e iluminación relativamente altos y se denomina visión diurna . Otro - varilla - tiene lugar a valores bajos de brillo e iluminación y se llama visión nocturna [2] Estos mecanismos difieren significativamente entre sí tanto en la magnitud de la sensibilidad a la luz como en la naturaleza de la dependencia de la sensibilidad de el ojo sobre la longitud de onda de la luz que actúa sobre él. En consecuencia, en fotometría se determinan dos funciones diferentes de la eficiencia luminosa espectral relativa : una de ellas es para la visión diurna, la otra es para la visión nocturna. $V(\lambda)$ $V'(\lambda)$

Visión diurna

La definición basada en el procedimiento de medición se formula de la siguiente manera [3] . $V(\lambda)$

La eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática para la visión diurna con una longitud de onda es la relación de dos flujos de radiación, respectivamente, con longitudes de onda y , que provocan sensaciones visuales de la misma intensidad en condiciones definidas con precisión; en este caso, la longitud de onda se elige de forma que el valor máximo de esta relación sea igual a la unidad. $V(\lambda)$ $\lambda$ $\lambda _{m}$ $\lambda$ $\lambda _{m}$

Las condiciones de medición se eligen en particular de modo que el tamaño angular del campo de visión durante las mediciones sea de 2 grados, lo que corresponde al tamaño angular de la depresión central de la mácula de la retina .

El resultado de mucho trabajo, que comenzó en el siglo XIX, fue obtener un conjunto de valores para el rango de longitud de onda de 380 a 770 nm. Los valores se obtuvieron promediando datos obtenidos con la participación de un gran número de observadores. En 1924, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) [4] aprobó este conjunto como estándar, después de lo cual fue reconocido internacionalmente y se ha utilizado como tal hasta el presente. En la Federación Rusa, este estándar también es válido [3] . $V(\lambda)$ $V(\lambda)$

La dependencia se muestra en la figura. Su máximo se sitúa en una longitud de onda de 555 nm. En el sistema SI , la unidad de intensidad luminosa, la candela , se define de tal forma que la máxima eficiencia luminosa de la radiación monocromática para visión diurna es de 683 lm/W [5] . Así, se hace lo siguiente: $V(\lambda)$ $K_{m}$ ${\ estilo de visualización K (\ lambda) = 683V (\ lambda).}$

Visión nocturna

Como definición de eficiencia luminosa para el caso de la visión nocturna, la formulación anterior es adecuada después de la sustitución adecuada del nombre de la cantidad que se determina en ella.

Como resultado de realizar las mediciones y estudios necesarios, se obtuvo la dependencia . Sus valores tabulares fueron aprobados en 1951 por la CIE como estándar. Se muestra gráficamente en la figura. Como puede verse en la figura, la curva se desplaza relativamente hacia el lado de longitud de onda corta, mientras que su máximo está en 507 nm. $V'(\lambda)$ $V'(\lambda)$ $V(\lambda)$

Visión crepuscular

Tanto los conos como los bastones participan en la visión crepuscular al mismo tiempo. En este caso, la contribución relativa de los receptores de cada tipo cambia con un cambio en el nivel de iluminación, y la eficiencia luminosa también cambia en consecuencia. Por lo tanto, la visión crepuscular no puede asociarse con ninguna función estándar que describa la dependencia espectral de la eficiencia luminosa.

Uso

Una persona pasa la parte activa de su vida principalmente en tales condiciones de iluminación cuando funciona la visión diurna. Utilizándolo, recibe la mayor parte de la información visual. Por estas razones, en la práctica se utiliza principalmente la eficiencia espectral relacionada con la luz del día . Es ella (junto con el coeficiente ) la que subyace al sistema de cantidades fotométricas de luz . $V(\lambda)$ $K_{m}$

El sistema de magnitudes fotométricas está dispuesto de tal manera que una determinada cantidad de luz corresponde a cualquier cantidad de energía . En el caso de la luz monocromática, la relación entre ellas viene descrita por la relación $X_{e}(\lambda)$ $X_{v}(\lambda)$

X_{v}(\lambda )=K_{m}X_{e}(\lambda )V(\lambda ).

Para luz no monocromática, una relación de significado similar tiene la forma:

X_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,

donde es la densidad espectral de la cantidad . La densidad espectral se define como la relación del valor atribuible a un pequeño intervalo espectral situado entre y al ancho de este intervalo: $X_{{e,\lambda}}(\lambda)$ $X_{e}(\lambda)$ $dX_{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda )).

Teniendo en cuenta el valor numérico , resulta: $K_{m}$

X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda .

Así, el uso de la eficiencia luminosa relativa permite, conociendo las características energéticas de la luz, calcular sus parámetros lumínicos. $V(\lambda)$

Notas

↑ La sensibilidad del ojo de un observador particular en la norma puede diferir notablemente de la sensibilidad del ojo de un observador promedio. Las diferencias se vuelven aún más significativas con la edad o las desviaciones patológicas de la norma.
↑ La visión crepuscular también se distingue por separado , cuando tanto los conos como los bastones funcionan al mismo tiempo.
↑ 1 2 GOST 8.332-78. Sistema estatal para asegurar la uniformidad de las mediciones. Medidas de luz. Valores de la eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática para visión diurna. (Neopr.) . documentos de estado . Consultado el 10 de julio de 2022. Archivado desde el original el 29 de marzo de 2022.
↑ Comisión Internacional de Iluminación (CIE) . Consultado el 18 de junio de 2012. Archivado desde el original el 2 de agosto de 2011. (indefinido)
↑ El número 683 lm/W es una aproximación , un valor más preciso es 683,002 lm/W. Vea el artículo de Kandela para más detalles . $K_{m}$

Literatura

Gurevich M. M. Fotometría. Teoría, métodos y dispositivos. - L . : Energía atomizada. Sucursal de Leningrado, 1983. - 272 p. - 7500 copias.
Gutorov M. M. Fundamentos de la ingeniería de iluminación y fuentes de luz. - M. : Energoatomizdat, 1983. - 384 p. — 20.000 copias.