Интенсивность светового потока — Энциклопедия по машиностроению XXL
Следует указать на соответствие понятия яркости светящейся поверхности понятию интенсивности светового потока. Интенсивность светового потока измеряется величиной светового потока, проходящего через единицу видимого сечения по направлению, определяемому углом (углом между направлением потока и внешней нормалью к этому сечению), внутрь единичного телесного угла [c.13]В чем заключается явление самофокусировки интенсивных световых потоков и каковы физические принципы, вызывающие это явление [c.456]
Таким образом, интенсивность светового потока играет для характеристики светового поля ту же роль, что и яркость для характеристики светящейся поверхности. Поэтому ее нередко называют также яркостью светового потока. [c.49]
Теоретически вопрос о давлении света был исследован Максвеллом (1873). Рассматривая процесс распространения электромагнитных волн в веществе, Максвелл показал, что волны должны оказывать на вещество давление, определяемое величиной электромагнитной энергии, которая приходится на единицу объема. Сила давления зависит от интенсивности светового потока и составляет очень малую величину. Вычисления показывают, что в яркий солнечный день световое давление на 1 м- черной поверхности при нормальном падении лучей равно примерно 4,3-10 5 дин/см = 4,3-10 Па. Блестящим экспериментальным подтверждением этих результатов явились опыты Лебедева (1899).
До создания лазеров в оптике и спектроскопии практически безраздельно господствовал принцип линейности. Согласно этому принципу реакция вещества на действие света линейно зависит от напряженности действующего светового поля. Отсюда однозначно следует, что оптико-спектроскопические параметры (показатель преломления, коэффициент поглощения, эффективность люминесценции и рассеяния и др.) не зависят от интенсивности световых потоков и определяются только свойствами вещества.
До создания лазеров этот принцип не подвергался сомнению и считался надежно подтвержденным всей совокупностью экспериментальных и теоретических данных о распространении света в веществе. Известно лишь несколько работ, в которых высказывалась мысль о том, что принцип линейности в оптике следует рассматривать, как первое приближение в описании оптических явлений, и предпринимались попытки обнаружить оптические эффекты, выходящие за рамки этого приближения. Уже упоминалось об опытах Вавилова (1920) по проверке линейности закона поглощения света веществом, аналитическим выражением которого является известный закон Бугера — Ламберта — Бера (см. 21.6). И хотя в этих опытах был использован очень широкий диапазон интенсивностей световых потоков, никаких отклонений от закона Бугера — Ламберта — Бера не было обнаружено. Причина неудачи заключалась в низкой спектральной плотности
Количественный анализ растворов по электронным спектрам поглощения основан на зависимости относительной величины интенсивности светового потока, прошедшего через раствор, от концентрации растворенных веществ, определяемой законом Бугера— Ламберта — Бера (3.20). В аналитической практике он используется обычно в логарифмической форме
Помимо описанного метода в некоторых случаях для определения пропускания слоя Т применяется метод, основанный на сравнении интенсивностей световых потоков /1 и /2, прошедших через кюветы, содержащие один и тот же раствор, но имеющие-различные толщины 1 и /г- В этом случае [c.191]
Рис, 71, Зависимость отношения относительных ошибок измерений оптической плотности и интенсивности светового потока от величины пропускания
Очевидно, что вынужденное излучение увеличивает интенсивность распространяющегося в среде светового потока с частотой V2l, т. е. действует обратно поглощению. Что касается спонтанного излучения, то его вкладом в увеличение интенсивности светового потока можно пренебречь по сравнению с вкладом вынужденного излучения, если световой поток распространяется в пределах малого телесного угла и имеет достаточно высокую спектральную плотность и (Т21). [c.279]
Флуктуации интенсивности светового потока [c.17]
Флуктуации интенсивности светового потока. Поскольку в световом потоке энергия распределена не равномерно в пространстве, а переносится отдельными фотонами, она и по времени должна восприниматься дискретными порциями. Однако концентрация фотонов при обычных условиях столь велика, что световой поток воспринимается как непрерывный поток энергии. Как и во всякой другой статистической системе, флуктуации макроскопических величин уменьшаются при убывании числа частиц системы.
Опыты Вавилова. Флуктуации интенсивности светового потока в опытах Вавилова регистрировались непосредственно человеческим глазом, обладающим чрезвычайно большой чувствительностью. Поэтому необходимо сделать несколько замечаний о возникновении зрительного ощущения. Оно возникает при попадании света на сетчатую оболочку глаза. В сетчатке глаза имеются воспринимающие элементы двух типов колбочки и палочки. Колбочки в основном сосредоточены в областях сетчатой оболочки вблизи оптической оси глаза и обеспечивают цветовое зрение. Палочки же сосредоточены главным образом в периферических областях сетчатой оболочки глаза, дальше от оптической оси, и обеспечивают серое периферическое или сумеречное зрение, которое не различает цветов. Однако чувствительность палочек во много раз больше, чем чувствительность колбочек.
Ясно, что /i и /2 пропорциональны интенсивности светового потока S в различные моменты времени. Промежуток времени -с между этими моментами определяется разностью Д хода лучей от А до фотоприемников (предполагается, что время движения сигнала от фотоприемников до коррелятора одинаково). Следовательно, X = Д/с и силы токов можно записать в виде /i = I t), I2 = I(t + т). Измеряемой в эксперименте величиной является
Интенсивность светового потока, как и светимость, измеряется в люменах на квадратный метр и люменах на квадратный сантиметр (лм/м , лм/см ). [c.296]
Осветительные угли. Температура кратера положительного угля достигает 4200 К, а отрицательного — около 3500° К- Для облегчения условий формирования кратера в центре угольного стержня оставляют канал, заполняемый легко выгорающей массой — фитилем, содержащим фториды редких земель и обеспечивающим создание интенсивного светового потока.
Свойство хлора и водорода соединяться на свету было открыто еще в 1809 г. французскими учеными Ж. Л. Гей-Люссаком и Л. Ж. Тенаром. Несколько позже это свойство хлора и водорода было использовано для создания актинометра, прибора для измерения интенсивности светового потока [61, 62, с. 74]. [c.179]
При перемещении подвижной решетки изменение интенсивности светового потока, падающего на фотоэлементы от призмы 2, ведет к появлению электрических импульсов, число которых соответствует величине, а частота — скорости перемещения. Применение двух фотоэлементов позволяет определить направление перемещения.
Предложен и еще один способ измерения, заключающийся в следующем в правую кювету наливают испытуемый окрашенный раствор, а в левую — раствор сравнения. Щель диафрагмы полностью раскрывают и уравнивают интенсивность световых потоков оптическими клиньями, т. е. поступают так же, как это описано в первом способе при работе по левому барабану. После этого меняют положение кювет — ставят кювету с испытуемым раствором в левое гнездо, а кювету с раствором сравнения — в правое. Полученное нарушение баланса уравнивают вращением барабана. В отличие от первого варианта (см. рис. 11.3) здесь необходимый угол поворота барабана должен быть примерно в 2 раза больше, чем в первом варианте. В нервом способе испытуемый окрашенный раствор только в правой кювете заменялся более прозрачным раствором сравнения, в левой же кювете оставлялся раствор сравнения. При данном же способе и в правом и в левом гнезде растворы меняются, при-
Описанная конструкция зонда позволяет разместить головку зонда непосредственно за последней ступенью турбины, причем длина тубуса может достигать нескольких метров. С зондом работают следующим образом. Поместив головку зонда в исследуемый поток влажного пара, снимают показания измерительного прибора, включенного на выходе фотоумножителя. По полученной зависимости интенсивности светового потока от координаты торца световода 3 определяют индикатрису рассеяния света. Конструкция зонда обеспечивает удаление образовавшейся влаги за счет продувок благодаря избыточному давлению окружающей среды по сравнению с давлением в рабочей части. Преимущество зонда состоит в том, что он обеспечивает достоверную информацию) о крупных
В некоторых конструкциях средств контроля применяются фотоэлектрические преобразователи с заслонкой или шторкой, перекрывающей световой поток (рис. 11.3, б). В зависимости от размера измеряемой детали шторка, прикрепленная к измерительному штоку 7, на определенную величину перекрывает диафрагму 3. При этом изменяется интенсивность светового потока, идущего от источника / через конденсор 2, диафрагму 3 и объектив 4 к фотоприемнику 5.
Е начала быстро развиваться лазерная технология. Развитие лазерной техники привело к новому подходу при создании оптич. элементов и систем и, в частности, потребовало разработки новых оптич. материалов, пропускающих без их повреждений интенсивные световые потоки (силовая О.). [c.420]
Допустим, что система электронных уровней возбуждается интенсивным световым потоком ак (радиация накачки) в канале /- 3. В этом случае куц кт и, следовательно, влияние теплового излучения можно не учитывать. Кроме того, будем считать, что Рз2 Рз1 и 31 Р21- Первое из этих допущений определяет метаста-бпльность (долгоживучесть) уровня 2. С учетом данных предположений формулы (35.22) становятся проще [c.276]
Перейдем к рассмотрению процесса генерации. Образование инверсной заселенности еще не гарантирует высокой интенсивности светового потока, выходящего из активного вещества. Степень усиления зависит от коэффициента усиления кус и длины активного слоя I. В простом виде эту зависимость можно представить следующим образом ( = оехр(/ ус/), где о — интенсивность света, падающего на поглощающий слой вещества щ — интенсивность света, выходящего из него /гус = = —йпогл. Если бы удалось сильно увеличить длину активного стержня, то излучение, выходящее из его торцов, было бы весьма интенсивным, причем оно существовало бы даже, если бы и не было внешнего потока. Первичным источником была бы люминесценция, многократно усиленная при прохождении большой длины усиливающего слоя (это явление называют сверхлюминесценцией). [c.277]
В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]
Если облучения катода нет, то и ток между катодом и анодом отсутствует. При наличии облучения возникает электрический ток, сила которого зависит от разности потенциалов, интенсивности светового потока, материала катода и частоты света. Ясно, что существование тока обеспечивается движением отрицательных зарядов, которые покидают поверхность катода под влиянием облучения. Однако природа носителей зарядов не была известна до 1900 г., когда Ленард доказал, что падающее на каюд ульграфиолето-вое излучение выбивает из материала катода электроны. [c.18]
Описываются интерференционнь(е опыты при малых интенсивностях светового потока, из которых делается вывод о существовании явления интерференции при наличии лишь одного фотона. Этот вывод выражается словами фотон интерферирует сам с собой . Обсуждается интерпретация явлений интерференции в рамках корпускулярных представлений. [c.41]
Помимо использования фотоэлементов как преобразователей солнечной энергии в электрическую, они применяются также в качестве чувствительных датчиков, реагирующих на изменение интенсивности светового потока. Широкое применение для этой цели получили германиевые, меднозакисные, селеновые, сернистосеребряные, сернистоталлиевые и другие элементы. Интегральная чувствительность их примерно на 2—3 порядка выше, чем у элементов с внешним фотоэффектом. Для ее повышения фотоэлементы конструируют так, чтобы возможно большее число носителей, возникающих при освещении, достигало р — -перехода. С этой целью базу элемента w (рис. 12.10, а) делают как можно тоньше, а полупроводниковый материал выбирают с возможно большей диффузионной длиной носителей L, чтобы выполнялось соотношение w[c.330]
Электровакуумные фотоэлементы выпускаются двух типов — высоковакуумные и газонаполненные, с сурьмяно-цезневыми или кисло-родно-цезиевыми фотокатодами. Высоковакуумные фотоэлементы менее чувствительны, чем газонаполненные, но имеют линейную зависимость фототока от интенсивности светового потока и практически безынерционны. Электровакуумные фотоэлементы работают только в цепях постоянного тока. [c.250]
Щелевая диафрагма представляет собой прямоугольник, две боковые грани которого перемещаются расходятся или сближаются. Ширина щели при этом изменяется от максимального раскрытия, соответствующего цифре 100 по черной шкале левого барабана, и до полного закрытия, соответствующего О по той же шкале. Угол поворота оси барабанов а пропорщ1онален ширине щели I I = а 360. При а = 0 щель полностью закрыта (/ = 0) при повороте барабана на 90, 180, 270 и 360° щель раскрыта соответственно на одну четверть, на половину, на три четверти, и, наконец, полностью. Так как ширина щели пропорциональна интенсивности светового потока, то, следовательно, / = т = а 360. Деления черной шкалы и показывают т, т. е. светопропуска-ние щелевой диафрагмы. Таким образом, угол поворота оси барабанов а связан с делениями черной шкалы, нанесенной на левом барабане, т соотношением т = а 360, или в процентах т = а/360 100. При полном закрытии щели а = О и т = 0 при полном открытии щели а = 360° и т = 1 или 100 %. Формула отражает тот факт, что степени раскрытия щелевой диафрагмы пропорциональна интенсивность светового потока. [c.212]
В классич. волновой О. параметры среды считаются не зависящими пи от интенсивности света, ни от времени соответственно, оптич. процессы описываются линейными дифферепц. ур-ниями с пост, коэффициентами. Однако во мн. случаях, особенно при больших интенсивностях световых потоков, это предположение несправедливо показатель преломления зависит от напряжённости поля световой волны (нелинейная поляризуемость вещества). Это приводит к совершенно новым явлениям й закономерностям, таким как изменение угла прелои- [c.419]
Интенсивность — падающий световой поток
Интенсивность — падающий световой поток
Cтраница 1
Интенсивность падающего светового потока / в и прошедшего через раствор / можно определять экспериментально. [1]
Интенсивности падающего светового потока / о и светового потока /, прошедшего через раствор, можно определить экспериментально. При относительных измерениях поглощения света истинными растворами потерями излучения вследствие отражения и рассеяния обычно пренебрег гают. [2]
Интенсивности падающего светового потока / о и светового потока /, прошедшего через раствор, можно определить экспериментально. При относительных измерениях поглощения света истинными растворами потерями излучения вследствие отражения и рассеяния обычно пренебрегают. [3]
Интенсивности падающего светового потока / о н светового потока /, прошедшего через раствор, можно определить экспериментально. При относительных измерениях поглощения света истинными растворами потерями излучения вследствие отражения и рассеяния обычно пренебрегают. [4]
Фо — интенсивность падающего светового потока; N0 — количество частиц в единице объема; v — объем частицы; Я — длина волны монохроматического источника излучения; k — коэффициент пропорциональности. [6]
При небольших значениях интенсивности падающего светового потока имеет место импульсное локальное расширение объема вблизи поверхности ОК. Эти деформации передаются соседним зонам, порождая упругие волны. При этом амплитуда УЗ-колебаний пропорциональна повышению температуры металла и достигает наибольшего значения при температуре плавления. В этой области реализуется термоулругий механизм генерации УЗ. [7]
По мере увеличения интенсивности падающего светового потока разрушается поверхность металла, и в действие вступает испарительный механизм. При этом формируется мощная струя ионизированного пара и возникает плазменное облако. Так как эффективность испарительного механизма невелика, амплитуда УЗ хотя и увеличивается, но темп ее роста постепенно уменьшается. При смене механизмов генерации УЗ изменяются форма и длительность регистрируемых импульсов. [8]
В этом случае оба раствора имеют одинаковую окраску, когда отношение логарифмов интенсивностей падающих световых потоков равно отношению концентраций. [9]
Коэффициентом поглощения а называется отношение интенсивности светового потока, поглощенного кристаллом, к интенсивности падающего светового потока. Коэффициент поглощения тоже зависит от длины волны света. [10]
Из (III.89) следует, что отношение интенсивности светового потока, прошедшего через слой раствора, к интенсивности падающего светового потока не зависит от абсолютной интенсивности падающего светового потока. [11]
Следует отметить, что еще в 20 — х гг. Вавилов искал экспериментальную зависимость коэффициента поглощения от интенсивности падающего светового потока. [13]
Ослабление света происходит главным образом за счет поглощения ( абсорбции) световой энергии / п окрашенным раствором. Интенсивности падающего светового потока / о и прошедшего через раствор / могут быть определены экспериментально. [15]
Страницы: 1 2
Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network
(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})
{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*
{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}
{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}
{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}{{article.content_lang.display}}
{{l10n_strings.AUTHOR}}{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}
{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network
(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})
{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*
{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}
{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}
{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}{{article.content_lang.display}}
{{l10n_strings.AUTHOR}}{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}
{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}Астраномія. Астрафізіка і нябесная механіка
Мощность световой энергии обычно характеризуют потоком излучения (световым потоком), который является основным понятием фотометрии. Потоком излучения Ф называется количество световой энергии, проходящей за единицу времени через данную площадку (например, входное отверстие телескопа). Освещённостью Е называется плотность светового потока, т. е. световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности: E = Ф/S. Поток излучения (а также освещённость) могут характеризовать излучение во всем спектре (полный или интегральный поток) или в каком-то определённом его участке. Если этот участок очень узок, то излучение, а вместе с ним и поток, называют монохроматическим. В последнем случае мощность излучения должна быть отнесена к единичному интервалу частот или длин волн. Вся энергия, проходящая в единицу времени через замкнутую поверхность, окружающую данный источник излучения, называется его светимостью L. Интенсивность излучения – энергетическая характеристика электромагнитного излучения, пропорциональная квадрату амплитуды колебаний. Мерой интенсивности служит вектор Пойнтинга. В фотометрии понятие интенсивности оптического излучения эквивалентно понятиям облучённости, освещённости и поверхностной плотности мощности излучения. В астрофизике под термином «интенсивность излучения» I понимают плотность потока излучения, создаваемого элементом среды в данном направлении: I = dФ/(dωdScosθ), где dФ – поток излучения в пределах бесконечно малого телесного угла dω, dS – площадь участка диафрагмы, нормаль к которой составляет угол θ с направлением распространения излучения. Если dS непосредственно является элементом излучающей поверхности, то определённая таким образом величина называется яркостью В этой поверхности в данной точке и в заданном направлении.
Густав Фехнер (1801 – 1887) |
Эрнст Вебер (1795 – 1878) |
Закон Вебера – Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. Эрнст Вебер (1834): новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Густав Фехнер (1860): сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S (основной психофизический закон): p = k log(S/S0), где S0 — граничное значение интенсивности раздражителя. Если S 0, раздражитель совсем не ощущается.
Создаваемая звёздами освещённость – (как правило) единственная о них фотометрическая информация. Во II веке до н. э. Гиппарх ввёл звёздную шкалу величин. Самые яркие звёзды были отнесены к первой величине, а находящиеся на границе видимости невооружённым глазом – к шестой величине. Звёздные величины обозначают индексом m, который ставится вверху после числового значения: 5m. Глаз реагирует на световую энергию, прошедшую через зрачок и которая пропорциональна освещённости. При этом, согласно закону Вебера – Фехнера, при изменении внешнего раздражения в геометрической прогрессии, органы чувств передают соответствующие ощущения в арифметической прогрессии. Поэтому в шкале, введённой Гиппархом, освещённости от звёзд 1-й, 2-й, …, 6-й величин оказались в убывающей геометрической прогрессии, знаменатель q которой (по аналогии с октавой), должен был быть равен ½. Тогда освещённость Em от звезды, у которой звёздная величина m, определяется через освещённость от звезды первой величины E1 и знаменатель прогрессии q: Em = E1qm – 1. Измерения, проведённые в середине XIX века, показали, что разности в 5 звёздных величин по шкале Гиппарха соответствует отношение освещённостей почти 1/100.
Норман Погсон (1829 – 1891) |
Венера |
Сириус |
Как легко повысить качество освещения
Рисунок 2. Асимметричность ближнего света фар
Наиболее значимые точки измерения:
• 50V = расстояние в 50 метров перед транспортным средством
• 50R = расстояние в 50 метров на внешней границе проезжей части (для правостороннего движения)
• 75R = расстояние в 75 метров на внешней границе проезжей части (для правостороннего движения)
Значение коэффициента качества повсеместно используется для оценки фар ближнего света. Для его расчета складываются значения интенсивности света во всех точках измерения, при этом значение в точке 75 метров удваивается:
• Коэффициент качества [в люксах] = интенсивность света (2 x 75R + 50R + 50V)
Чем выше значение коэффициента качества, тем лучше освещенность. Конечно же, при этом предполагается, что максимально допустимые показатели освещенности (ослепленности) для пространства выше линии светотеневой границы не превышаются.
Принцип работы X-tremeVision
Лампы, обеспечивающие высокую освещенность дороги, такие как Philips X-tremeVision, оснащены уменьшенной нитью накаливания с увеличенной яркостью. Так как светящаяся поверхность уменьшена, общее количество света изменяется незначительно. Однако в таких лампах головного освещения свет задействуется более эффективно и направляется на дорогу таким образом, чтобы диапазон расстояний соответствовал описанному выше. В результате коэффициент качества повышается: яркость может увеличиваться на 130 %, а дальность — на 45 метров. Разумеется, существует зависимость и от строения самих фар.
Использование нити накаливания с более высокой яркостью и температурой также является причиной более короткого срока службы этих мощных ламп по сравнению со стандартными лампами. Компания Philips при производстве всех ламп использует особое, устойчивое к давлению кварцевое стекло. Высокое давление газа в лампе (до 15 бар) по крайней мере частично компенсирует сокращение срока службы. 15 бар — это давление для холодной лампы. Во время работы давление в стеклянной лампе до трех раз выше.
Заключение: указания относительно установки ламп
Часто говорится о том, что не следует прикасаться к галогенным лампам голыми руками, однако тот факт, что оставшийся на стеклянной колбе жир может обгореть и привести к повреждениям и сильнейшему загрязнению, — не самая большая проблема. Гораздо хуже то, что даже небольшое количество загрязнений испаряется и откладывается на деликатной зеркальной поверхности фар головного освещения. Это может вызвать относительно быстрое образование неприглядного слоя, который в какой-то момент начнет влиять на качество освещения. Поэтому рекомендуется всегда надевать пригодные для этой цели перчатки.
Основы измерения оптического излучения | Система точных измерений AHLBORN ALMEMO®
Основы измерения оптического излучения
Что такое оптическое излучение?
Оптическое излучение охватывает диапазон длин волн от 100 нм до 1 мм спектра электромагнитного излучения.
Следует учитывать, что в отношении пределов спектрального диапазона, нет четкого разделения, которое обязательно только для определенных разделов прикладной оптики.
Измерение оптического излучения, например, может производиться в радиометрии, фотометрии, фотобиологии или физиологии растений, с соответствующими данным разделам измерительными величинами.
Определения фотометрических и радиометрических измерительных величин
Фотометрия
Ограничена диапазоном оптического спектра (свет), видимого человеческим глазом. Измеряемые фотометрические величины: световой поток, яркость и сила света. Основной функцией фотометрии является оценка восприятия яркости посредством функции спектральной световой чувствительности глаза — для фотопического (дневного) зрения или, в редких случаях, для скотопического (ночного) зрения (DIN 5031). Детекторы излучения для измерения фотометрических величин, должны обеспечивать одну из характеристик спектральной чувствительности.
Световой поток
Мощность светового потока источника света (лампы, светодиода и т.п.). Так как лампы обычно не испускают полностью параллельные световые лучи, измерение светового потока осуществляется с помощью измерительных геометрий (метод ≪интегрирующей сферы≫ или ≪сферы Ульбрихта≫), что позволяет точно определять световой поток, независимо от его геометрического распределения. В большинстве случаев, для измерения полного светового потока используются сферические фотометры Ульбрихта или гониометры.
Сила света
Часть светового потока, излучаемая в одном определенном направлении. Сила света является важной величиной для определения эффективности и качества светового оборудования. Измерение осуществляется детектором с ограниченной областью сектора обзора, который устанавливается на расстоянии, позволяющем рассматривать световой источник, как точечный источник света.
Яркость
Ощущение яркости, передаваемое освещенной или светящейся поверхностью глазу. Во многих случаях яркость обеспечивает значительно лучшую информацию относительно качества света, чем освещенность. Для измерения яркости используются измерительные головки (яркомеры) с определенным углом поля зрения.
Освещённость
Световой поток от одного или нескольких световых источников, падающий на определенную поверхность горизонтально или вертикально. В случае непараллельного падения светового потока к поверхности (что является типичным случаем в практической фотометрии), необходимо использование косинусного рассеивателя в качестве измерительной геометрии.
Радиометрия
Метрологическая оценка оптического излучения с использованием радиометрических величин: потока излучения, силы излучения, энергетической яркости и энергетической освещенности. Основной функцией радиометрии является исследование интенсивности облучения, независимо от длины волны. Это главное отличие между радиометрией и измерительными величинами, используемыми в фотометрии, фотобиологии, физиологии растений и т.д.
Сила излучения
Общая мощность, переносимая излучением.
Интенсивность излучения
Отношение силы излучения, испускаемая источником света в определённом направлении, внутри малого телесного угла, к этому телесному углу. Интенсивность излучения используется для измерения геометрического распределения мощности излучения.
Энергетическая яркость
Отношение силы излучения, испускаемого с бесконечно малой площадки источника и распространяющегося в бесконечно малом телесном угле, к площади проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению распространения и величине телесного угла. Энергетическая яркость используется для анализа и оценки свойств апертурных излучателей. Стерадианные или телескопические адаптеры могут использоваться как геометрии измерения.
Интенсивность излучения
Отношение силы излучения, падающего на поверхность, к площади этого участка. Для измерения интенсивности излучения очень важно пространственное исследование падающего излучения (определение угла, который образует нормаль к поверхности с направлением на источник).
Сравнение фотометрических и радиометрических величин
Каждая фотометрическая величина соответствует радиометрической величине и содержит одни и те же взаимосвязи между ними. Величины можно разделить по их индексам: V (видимый) и E (энергетический) спектры.
Функция спектральной чувствительности человеческого глаза
Относительная спектральная чувствительность человеческого глаза определяется общим уровнем освещенности в момент наблюдения. Человеческий глаз реагирует на лучистую энергию, длина волны которой лежит в пределах приблизительно от 380 до 760 мкм. Эта реакция не остается постоянной. При высоких уровнях освещенности максимум чувствительности, так же как и вся кривая относительной спектральной чувствительности глаза, сдвигается в желто-зеленую область. При низких уровнях освещенности положение кривой изменяется и тогда ее максимум приходится на сине-зеленую область спектра. Глаз, адаптированный к свету, имеет функцию дневного (фотопического) зрения, а для глаз, адаптированный к темноте — ночного (скотопического) зрения. Подробная характеристика кривой спектральной чувствительности приводится в табличном формате, в стандарте DIN 5031.
Изменения спектральной чувствительности глаза происходят благодаря наличию в ретине двух типов светочувствительных элементов: палочек и колбочек. Колбочки работают главным образом при высоких уровнях освещенности, палочки — при низких уровнях освещенности. Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного/фотопического зрения (колбочки, > 10 кд/м2) описывается с помощью функции V(λ), которая является функцией, используемой в большинстве случаев. Световая эффективность для случая ночного/скотопического зрения (палочки,
Определение основных фотометрических коэффициентов
Методики метрологической оценки свойств отражения, передачи и поглощения электромагнитного излучения различными материалами, равно как и свойств рассеянного светового излучения объектов, основываются на рекомендациях, принятых на международном уровне. Эти рекомендации, в основном, включены в CIE 130-1998 «Практические методы для измерения коэффициента отражения и коэффициента пропускания», DIN 5036 Часть 3 «Радиометрические и фотометрические характеристики материалов», DIN 67507 «Методы определения общего коэффициента пропускания света при остеклении», DIN 58186 «Определение рассеянного светового излучения оптических систем формирования изображений».
Зачем измерять оптическое излучение?
Большая часть человеческого чувственного восприятия представляет собой оптическую природу. Свет является единственной видимой частью электромагнитного спектра. Человеческий глаз различает различные длины световых волн, как цвета. Характеристика спектральной чувствительности глаза, относительно различных цветов, зависит от длины волны. Более того, на оптическое восприятие человека также влияет ультрафиолетовое излучение в диапазоне коротких волн и инфракрасное излучение в диапазоне длинных волн электромагнитного спектра.
Освещение:
Люди привыкли к дневному освещению. В пасмурный зимний день оно составляет, приблизительно, 5000 лк, а в солнечный летний день достигает 100000 лк. При искусственном освещении мы можем достичь только 100…1000 лк. Однако, достаточный свет является существенным фактором для здоровья людей. Симптомы усталости, вызываемые недостаточным светом, обычно, влияют не на глаза, а на все тело.
Стандарт DIN 5035/2 содержит нормы освещенности для защиты здоровья на рабочих местах.
Эти параметры определены в нормативе ASR 7/3 и должны строго соблюдаться:
| Офисы: | офисные помещения | 300 Люкс |
| рабочие места для письменных работ и черчения | 750 Люкс | |
| Фабрики: | зрительные работы в производственном процессе | 1000 Люкс |
| Гостиницы: | комнаты отдыха, рецепция, касса | 200 Люкс |
| Магазины: | передняя сторона витрин | 1500 – 2500 Люкс |
| Больницы: | палаты больных, | 100 – 150 Люкс |
| реанимационные отделения | 500 Люкс | |
| Школы: | аудитории, гимнастические залы | 300 Люкс |
Суммарное (полное) излучение:
Суммарное излучение является измерительной величиной, которая особенно важна в практических исследованиях. Оно характеризует полное рассеяное и направленное солнечное излучение, которое попадает на поверхность земли. Спектральный диапазон охватывает длины волн от коротковолнового диапазона 300 нм (УФ-В) до диапазона длинных волн 5000 нм (ИК).
Ультрафиолетовое излучение A спектра (УФ-А излучение):
УФ-А излучение длинных волн (более 313 нм) достигает поверхности земли, почти не задерживаясь атмосферой, покрывает загаром кожу человека и укрепляет иммунную систему. В соляриях биологический эффект УФ-А спектра используется в сочетании с другими спектральными диапазонами, чтобы вызвать непосредственную пигментацию кожного покрова (приобретение эффекта бронзового загара). В больших дозах вызывает повреждение соединительных тканей и преждевременное старение кожи.
Ультрафиолетовое излучение В спектра (УФ-В излучение):
УФ-В излучение коротковолнового диапазона (менее 313 нм) может нанести необратимый вред здоровью человека. Все характеристики спектрального диапазона коротковолнового УФ излучения, оказывающие неблагоприятный эффект на кожу человека, описаны в рекомендации CIE. Эта рекомендация содержится в DIN 5050 и рассматривается как нормативный документ. Популярной характеристикой солнечной активности является индекс ультрафиолета (UVI) передаваемый в эфир Германской Метеорологической Службой, для загорающих на пляже. Результаты измерений УФ-В обеспечивают, прямо или в сравнении с другими спектральными диапазонами, важную информацию с медицинской или биологической точки зрения.
сила света — Светотехническое общество
[3.4]
(точечного источника света в заданном направлении)
I = dPhi / Domega
Световой поток на единицу телесного угла в рассматриваемом направлении. Следовательно, это световой поток на небольшой поверхности с центром и перпендикулярно этому направлению, деленный на телесный угол (в стерадианах), который поверхность образует у источника. Сила света может быть выражена в канделах (кд) или в люменах на стерадиан (лм / ср).
Примечание: Математически телесный угол должен иметь точку в качестве вершины; поэтому определение силы света применяется строго только к точечному источнику. Однако на практике свет, исходящий от источника, размеры которого незначительны по сравнению с расстоянием, с которого он наблюдается, можно рассматривать как исходящий из точки. В частности, это означает, что с изменением расстояния: 1) изменение телесного угла, создаваемого источником в точке приема, приближается к 1 / (расстояние) 2 , и 2) средняя яркость области проецируемого источника, если смотреть со стороны точка приема существенно не меняется.(Для протяженных источников см. Эквивалентную силу света для протяженного источника на указанном расстоянии .)
Слово сила света , как определено выше, используется для обозначения силы света (или силы света ). Он также широко используется неформально или формально в других дисциплинах. Интенсивность стимула может использоваться для обозначения освещенности сетчатки проксимального стимула (см. проксимальных стимулов, ) или яркости дистального стимула (см. дистальных стимулов ). Intensity используется в том же смысле, что и другие модуляции, такие как audition . Интенсивность использовалась для обозначения уровня освещенности на поверхности или плотности потока в поперечном сечении луча света. В физической оптике интенсивность обычно относится к квадрату амплитуды волны.
«Вернуться к указателю определенийСила света — единицы, определение и ответы на часто задаваемые вопросы
Сила света— это взвешенная по длине волны мощность, излучаемая источником света в определенном направлении на единицу телесного угла.Он основан на функции светимости, стандартной модели чувствительности человеческого глаза. Единицей силы света в системе СИ является кандела или кд, это базовая единица СИ.
[Изображение будет загружено в ближайшее время]
В этой статье мы подробно рассмотрим следующие темы:
Значение силы света
Единица силы света
Определение силы света
Единица светового потока в системе СИ
Сила света
Сила света — это выражение, которое описывает количество световой мощности, излучаемой точечным источником в пределах телесного угла в один стерадиан.
Например, указана частота 540 терагерц, т.е. 540 ТГц или 5,40 x 10¹⁴Гц. Здесь частота 540 ТГц соответствует длине волны около 555 нанометров (нм), которая находится в середине спектра видимого света и обычно считается приемлемой, и человеческий глаз чувствителен к этой длине волны.
Величины, используемые для выражения силы света, очевидны для большинства неспециалистов.
Стерадиан — стандартная единица телесного угла; сфера охватывает 4 п, что примерно равно 12.57 стерадианов.
Единица силы света
Сила света обозначается как LV. В системе СИ единицей силы света является кандела или кд; однако у нас есть еще две единицы силы света; это следующие:
Steradian
Hefner Kerze
Candlepower
Определение силы света
Для понимания определения силы света; Давайте посмотрим на историю силы света:
Десятилетия назад сила света измерялась с помощью единицы, называемой свечой.Это выражение произошло из-за того, что одна свеча в среднем представляла количество видимого излучения, испускаемого пламенем свечи.
Описание неточно, так как горящие свечи различаются по яркости. Итак, какое-то время в качестве стандарта использовалось определенное количество излучения от элемента, например, платины при температуре замерзания.
Затем, в конце 20-го века, была представлена кандела, и эта единица измерения была принята как стандартная единица силы света.
Одна кандела
Одна кандела или 1 кд — это величина электромагнитного поля или электромагнитного поля в определенном направлении, уровень мощности которого эквивалентен полю видимого света 1/683 Вт 1.46 x 10⁻³ Вт на стерадиан при 540 ТГц.
Здесь мы также обсуждали световой поток. Итак, световой поток — это количество электромагнитного излучения, испускаемого любым источником. Единица светового потока в системе СИ — люмен.
Итак, что такое световой поток?
Световой поток
Световой поток показывает нам, сколько света испускает любой источник света. Это относится к свету в видимом диапазоне, излучаемому светодиодной лампой во всех направлениях. Физическая единица светового потока называется люмен и является аббревиатурой от лм.Со старыми источниками света яркость / резкость можно было хорошо сравнить на основе мощности.
Единица силы света
Единицей светового потока в системе СИ является люмен или просто лм.
До 19 мая 2019 года мы определяли один люмен как световой поток света, создаваемый источником света, который излучает одну канделу силы света на телесном угле в один стерадиан.
Затем 20 мая 2019 года световой поток был определен путем фиксации световой отдачи монохроматического излучения с частотой 540 × 1012 Гц (зеленый свет) на уровне 683 лм Вт – 1.
В других системах единиц световой поток также имеет единицы мощности.
Световой поток в фотометрии
В фотометрии световой поток или сила света являются мерой принимаемой мощности света. Он варьируется от лучистого потока, то есть меры общей мощности электромагнитного излучения, включая инфракрасное (ИК), ультрафиолетовое (УФ) и видимое излучение, в этом случае световой поток регулируется для отражения / излучения различной чувствительности человеческий глаз к разным длинам волн света.
Световая отдача
Световой поток учитывает чувствительность глаза путем взвешивания мощности на каждой длине волны с функцией светимости, которая представляет реакцию глаза на разные длины волн.
Световой поток — это взвешенная сумма мощности на всех длинах волн видимого диапазона. Свет за пределами видимого диапазона не влияет на яркость. Итак, отношение общего светового потока к лучистому потоку известно как световая отдача.
Сила света | Психология вики
{
Оценка |
Биопсихология |
Сравнительный |
Познавательная |
Развивающий |
Язык |
Индивидуальные различия |
Личность |
Философия |
Социальные |
Методы |
Статистика |
Клиническая |
Образовательная |
Промышленное |
Профессиональные товары |
Мировая психология |
Когнитивная психология: Внимание · Принимать решение · Обучение · Суждение · Объем памяти · Мотивация · Восприятие · Рассуждение · Мышление — Познавательные процессы Познание — Контур Показатель
В фотометрии сила света является мерой взвешенной по длине волны мощности, излучаемой источником света в определенном направлении, на основе функции яркости, стандартизированной модели чувствительности человеческого глаза.Единицей силы света в системе СИ является кандела (кд), основная единица СИ.
Фотометрия занимается измерением видимого света, воспринимаемого человеческими глазами. Человеческий глаз может видеть свет только в видимом спектре и имеет разную чувствительность к свету с разными длинами волн в пределах спектра. При адаптации к ярким условиям (фотопическое зрение) глаз наиболее чувствителен к зеленовато-желтому свету с длиной волны 555 нм. Свет с такой же силой излучения на других длинах волн имеет меньшую силу света.Кривая, которая измеряет реакцию человеческого глаза на свет, является определенным стандартом, известным как функция яркости. Эта кривая, обозначенная или, основана на среднем значении сильно различающихся экспериментальных данных, полученных от ученых, использующих разные методы измерения. Например, измеренные реакции глаза на фиолетовый свет различались в десять раз.
Силу света не следует путать с другой фотометрической единицей, световым потоком, который представляет собой полную воспринимаемую мощность, излучаемую во всех направлениях.Сила света — это воспринимаемая мощность на единицу телесного угла . Сила света также не совпадает с силой излучения, соответствующей объективной физической величиной, используемой в измерительной науке радиометрии.
Единицы []
Одна кандела определяется как сила света монохроматического источника света 540 ТГц, который имеет силу излучения 1/683 Вт на стерадиан, или около 1,464 мВт / ср. Частота 540 ТГц соответствует длине волны около 555 нм, что соответствует зеленому свету около пика отклика глаза.Поскольку в сфере около 12,6 стерадианов, общая интенсивность излучения будет около 18,40 мВт, если источник будет излучать равномерно во всех направлениях. Типичная свеча дает примерно одну канделу силы света.
В 1881 году Жюль Виоль предложил Violle в качестве единицы силы света, и она была известна как первая единица силы света, которая не зависела от свойств конкретной лампы. В 1946 году его заменила кандела.
Использование []
Сила света для монохроматического света определенной длины волны определяется выражением
где
- — сила света в канделах,
- — интенсивность излучения в Вт / ср,
- — стандартная функция яркости.
Если присутствует более одной длины волны (как это обычно бывает), необходимо суммировать или интегрировать по спектру имеющихся длин волн, чтобы получить силу света:
См. Также []
Мы не можем найти эту страницу
(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})
{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *
{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}
{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}
{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}{{article.content_lang.display}}
{{l10n_strings.AUTHOR}}{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}
{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}Значение силы света представлено измерением …
Контекст 1
… это конический диапазон направлений, составляющих примерно 1/12 сферы.Из-за своего размера стерадиан нелегко визуализировать. Его приблизительный размер можно увидеть, вытянув руку прямо вперед. Согните локоть на 90. Сожмите кулак. Поверните предплечье вокруг его центра. Когда другой глаз закрыт, поле зрения между суставами и внутренней стороной локтя близко (в 1,2 раза больше для меня) к стерадиану (см. Рис. 4). Исследователи зрения, вероятно, больше знакомы с двумерной геометрией углов обзора. Плоский угол внутри 1-стерадианного конуса равен 65.54 (см. Рисунок 5). Телесный угол в стерадианах конического сечения сферы определяется как площадь ее открытого конца, деленная на квадрат расстояния этой площади от центра сферы. Строго говоря, открытый конец конического сечения представляет собой сферическую поверхность, все точки которой одинаково удалены от центра сферы. Однако до тех пор, пока тангенциальный радиус этого отверстия составляет менее 1/10 расстояния отверстия от центра сферы, плоская площадь открытого конца (Â r 2) имеет точность до 1% [6].(Для экономии места прилагаемые рисунки не соответствуют этому правилу.) Следовательно, телесный угол, который детектор на рисунке 3 представляет относительно точечного источника в стерадианах …
Контекст 2
… 9. Использование детектора с протяженной светочувствительной поверхностью для измерения яркости, излучаемой протяженным источником. Каждая точка на источнике излучает свет под телесным углом на детектор, обеспечивая общее считывание n люменов. Благодаря принципу обратимости измерения падающей и излучаемой яркости дают одинаковый результат.(На основе [7], рисунок 3.) …
Контекст 3
… 8. Измерение яркости, падающей на расширенный детектор от расширенного источника. Каждая точка на детекторе получает свет от источника под телесным углом, что дает общее показание n люмен. (На основе [7], рисунок 3.) …
Контекст 4
… описание того, как можно измерить свет в терминах функциональных устройств считывания изображений, в равной степени применимо к фотометрической спецификации стимулов для зрения и радиометрической спецификации входных сигналов для небиологических устройств считывания изображений.Чтобы избежать бесчисленных параллельных ссылок на визуальные и небиологические системы, обсуждение сосредоточено на визуальной перспективе. Когда мы думаем об измерении того, что видим, мы изначально предполагаем, что наш сознательный опыт — это реальность снаружи (см. Рисунок 1). Поэтому, когда мы пытаемся определить визуальные стимулы, кажется очевидным, что мы должны измерять то, что есть снаружи. Этот позитивистский взгляд настолько фундаментален в обучении ученых и инженеров, что даже тем, кто решается на исследования зрения, трудно представить какой-либо другой способ измерения световых характеристик стимулов.Мало кто не согласится с Бодманном (стр. 29), что «фотометрия относится к аспекту яркости видимого излучения» [1]. Тем не менее, округлость света, являющаяся одновременно стимулом для зрения, а также зрительной реакцией, привела исследователей зрения к концептуальным трудностям [2]. Взгляд источника света на фотометрию подкрепляется традиционными иллюстрациями закона обратных квадратов излучения, такими как рис. 2, который представляет ряд таких фигур [3–6]. Увидев убедительную логику только один раз, трудно думать о фотометрии иначе.Существует альтернатива классической интерпретации силы света и яркости как средства описания источников света. С такой же строгостью эти измерения описывают свет, падающий на глаз [7]. Перспектива падающего света предлагает функционально более действенную альтернативу освещенности сетчатки или троландам для описания яркости изображения сетчатки. Чтобы объяснить эту альтернативу, мы начнем с основ традиционного подхода к фотометрии, рассмотрев, как измеряется свет, излучаемый точечным источником.Базовая установка для измерения силы света включает в себя детектор света, расположенный на определенном расстоянии перед точечным источником, как показано на рисунке 3. Его числовой отклик, «n», зависит от скорости падения (потока) и длины волны фотонов. Спектральная чувствительность детектора соответствует человеческому глазу. Это позволяет откалибровать отклик детектора для индикации люменов (светового потока). Тесты быстро покажут, что реакция детектора меняется в зависимости от расстояния до источника.Зная, что источник имеет стабильный выходной сигнал, фотометристы могли бы стандартизировать расстояние измерения до одного метра, ярда или локтя — в зависимости от того, когда и где были написаны правила. Чтобы избежать …
Физика: Сила света — HandWiki
Краткое описание
Видимый свет на единицу телесного угла
В фотометрии сила света является мерой взвешенной по длине волны мощности, излучаемой источником света в определенном направлении на единицу телесного угла, на основе функции светимости, стандартизированной модели чувствительности человеческого глаза.Единицей силы света в системе СИ является кандела (кд), основная единица СИ.
Фотометрия занимается измерением видимого света, воспринимаемого человеческими глазами. Человеческий глаз может видеть свет только в видимом спектре и имеет разную чувствительность к свету с разными длинами волн в пределах спектра. При адаптации к ярким условиям (фотопическое зрение) глаз наиболее чувствителен к зеленовато-желтому свету с длиной волны 555 нм. Свет с такой же силой излучения на других длинах волн имеет меньшую силу света.Кривая, которая измеряет реакцию человеческого глаза на свет, является определенным стандартом, известным как функция яркости. Эта кривая, обозначенная как V (λ) или [math] \ displaystyle {\ textstyle \ overline {y} (\ lambda)} [/ math], основана на среднем значении сильно различающихся экспериментальных данных, полученных от ученых, использующих различные методы измерения. . Например, измеренная реакция глаза на фиолетовый свет различалась в десять раз (цитата?)
Связь с другими мерами
Силу света не следует путать с другой фотометрической единицей, световым потоком, который представляет собой полную воспринимаемую мощность, излучаемую во всех направлениях.Сила света — это воспринимаемая мощность на единицу телесного угла . Если лампа имеет колбу в 1 люмен и оптика лампы настроена так, чтобы равномерно фокусировать свет в пучок в 1 стерадиан, то сила света этого луча будет равна 1 канделе. Если бы оптику изменили, чтобы сконцентрировать луч на 1/2 стерадиана, то источник имел бы силу света 2 канделы. В результате луч становится более узким и ярким, но его световой поток остается неизменным.
Сила света также отличается от силы излучения, соответствующей объективной физической величине, используемой в измерительной науке радиометрии.
шт.
Как и другие базовые единицы СИ, кандела имеет рабочее определение — она определяется описанием физического процесса, который будет производить одну канделу силы света. По определению, если создать источник света, который излучает монохроматический зеленый свет с частотой 540 ТГц и имеет интенсивность излучения 1/683 Вт на стерадиан в заданном направлении, этот источник света будет излучать одну канделу в указанном направлении. . [1]
Частота света, используемая в определении, соответствует длине волны в вакууме 555 нм, что близко к пику реакции глаза на свет.Если бы источник излучал равномерно во всех направлениях, общий поток излучения был бы около 18,40 мВт, поскольку в сфере 4π стерадиана. Типичная свеча дает примерно одну канделу силы света.
До определения канделы в разных странах использовалось множество единиц силы света. Обычно они основывались на яркости пламени «стандартной свечи» определенного состава или яркости нити накаливания определенной конструкции.Одним из самых известных из этих стандартов был стандарт England : Candlepower. Мощность одной свечи представляла собой свет, производимый чистой спермацетовой свечой, весящей одну шестую фунта и горящей со скоростью 120 гран в час. Германия, Австрия и Скандинавия использовали Hefnerkerze, устройство, основанное на мощности лампы Hefner. [2] В 1881 году Жюль Виоль предложил Violle в качестве единицы силы света, и она была известна как первая единица силы света, которая не зависела от свойств конкретной лампы.Все эти единицы были заменены определением канделы.
Использование
Сила света для монохроматического света с определенной длиной волны λ определяется выражением
- [математика] \ displaystyle {I_ \ mathrm {v} = 683 \ cdot \ overline {y} (\ lambda) \ cdot I_ \ mathrm {e},} [/ math]
где
- I v — сила света в канделах (кд),
- I e — интенсивность излучения в ваттах на стерадиан (Вт / ср),
- [math] \ displaystyle {\ textstyle \ overline {y} (\ lambda)} [/ math] — стандартная функция яркости.\ infin_0 \ overline {y} (\ lambda) \ cdot \ frac {dI_ \ mathrm {e} (\ lambda)} {d \ lambda} \, d \ lambda. } [/ math]
См. также
Список литературы
Данные кривой
- ↑ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать фотометрические величины индексом «v» (от «визуального»), чтобы избежать путаницы с радиометрическими или фотонными величинами. Например: Стандартные буквенные символы США для светотехники USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
- ↑ Символы в этом столбце обозначают размеры; « L », « T » и « J » обозначают длину, время и силу света соответственно, а не символы единиц измерения литр, тесла и джоуль.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Иногда встречаются альтернативные символы: W для световой энергии, P или F для светового потока и ρ для световой эффективности источника.
Влияние интенсивности света на рост и производство липидов микроводорослей, выращиваемых в сточных водах | Биотехнология для производства биотоплива
Влияние интенсивности света на производство биомассы
Самая высокая биомасса, которую мы зафиксировали при культивировании четырех видов микроводорослей в течение 8 дней, составляла 1.1 г / л, для Desmodesmus sp. выращены при 300 мкЭ м −2 с −1 интенсивности света (рис. 1). Биомасса Desmodesmus sp. культуры в этот момент времени положительно коррелировали с интенсивностью света. Однако увеличение интенсивности света от 150 до 300 мкЭ · м -2 с -1 не привело к значительному увеличению биомассы культур C. vulgaris и S. 0,6 и 0,8 г / л соответственно при 150 мкЕ м −2 с −1 интенсивности света через 8 дней (рис.1). Таким образом, для этих двух видов интенсивность света 150 мкЕ м −2 с −1 была оптимальной для производства биомассы. Вывод состоит в том, что порог в текущих условиях для этих двух видов составляет 150 мкЕ (рис. 1). Результаты подтверждают общие выводы о том, что до определенного порога насыщения, зависящего от таксона, интенсивность света ограничивает рост микроводорослей, и дальнейшее увеличение, вероятно, будет фотоингибирующим [5, 15]. Чтобы оценить влияние более длительного периода роста на биомассу и содержание жирных кислот, рост двух видов с самой высокой биомассой, Desmodesmus sp.и S. obliquus культивировали в течение 15 дней. После 15 дней культивирования при 300 мкЕ м −2 с −1 их выход биомассы составил 1,4 и 1,2 г / л соответственно (рис. 1). Урожайность биомассы обоих видов была все еще самой низкой при 50 мкЕ м −2 с −1 (рис. 1). Согласно этим результатам, Desmodesmus дает самую высокую биомассу, тогда как C. vulgaris и S. obliquus оптимально растут при 150 мкЕ м −2 с −1 .Таким образом, все три из этих видов являются потенциальными источниками биотоплива, но E. pseudoalveolaris не будет подходящим источником из-за его низкого производства биомассы, по крайней мере, в любых условиях, которые мы применили.
Рис.1Биомасса четырех штаммов микроводорослей после роста в течение указанного времени при указанной интенсивности света: среднее ± стандартное отклонение ( n = 3 из трех отдельных экспериментов)
Влияние интенсивности света на содержание жирных кислот
Единственные типы липидов, используемые для производства биодизеля, — это жирные кислоты.В то время как обычные гравиметрические методы измеряют общее содержание липидов, методы ГХ имеют преимущество в измерении содержания определенных жирных кислот [16]. Таким образом, мы проанализировали содержание жирных кислот в каждом из видов, культивируемых при каждой из трех интенсивностей света, с использованием системы ГХ (с ПИД). При выращивании при 300 мкЕ м −2 с −1 , Desmodesmus sp. имели самое высокое содержание жирных кислот (6,2%), за которым следовало S. obliquus (5,8%) на 8-й день (рис. 2). Более того, содержание жирных кислот этих двух видов положительно коррелировало с интенсивностью света (рис.2). Наши результаты согласуются с предыдущими выводами о том, что водоросли, выращенные при высокой интенсивности света, часто накапливают больше липидов. Например, было обнаружено, что увеличение интенсивности света с 55 до 110 мкЕ · м -2 с -1 увеличивает продукцию липидов S. высокая интенсивность света (600 мкЭ · м −2 с −1 ), чем при более низкой интенсивности света [18]. Это может быть, по крайней мере, частично, потому что при высокой интенсивности света водоросли противодействуют фотоокислению, превращая избыток фотоассимилятов в жирные кислоты [19].Однако в некоторых недавних исследованиях высокая интенсивность света снижает содержание липидов в различных микроводорослях, включая морские штаммы Chlorella , несмотря на увеличение их биомассы [20, 21]. Указанные авторы предположили, что произведенная энергия использовалась для деления клеток, а не накапливалась в виде липидов [20, 21]. Мы также обнаружили, что C. vulgaris и E. pseudoalveolaris имели более низкое содержание липидов при выращивании при 300 мкЕ м −2 с −1 свет, чем при выращивании при более низкой интенсивности света, несмотря на увеличение биомассы (рис.2). Следовательно, могут быть различия в механизмах реакции видов на высокую интенсивность света, что приводит либо к более высокому, либо к пониженному содержанию липидов. Мы выращивали два вида с самым высоким урожаем биомассы в течение 15 дней. В течение периода между 8 и 15 днями содержание жирных кислот в S. obliquus , растущих при 300 мкЕ м −2 с −1 свет, увеличилось вдвое, с 5,8 до 11,6%, но мало изменилось при 50 и 150 мкЭ. м −2 с −1 интенсивности света. Напротив, содержание жирных кислот в Desmodesmus sp.немного увеличился в этот период при всех интенсивностях света (рис. 2). Было высказано предположение, что увеличение производства липидов при высокой интенсивности света может быть частично вызвано голоданием [22]. Однако мы обнаружили, что азот и фосфор все еще присутствовали в среде через 15 дней (рис. 2).
Рис. 2Содержание жирных кислот в четырех штаммах микроводорослей после роста в течение указанного времени при указанной интенсивности света: средние значения ± стандартные отклонения ( n = 3 из трех отдельных экспериментов)
Влияние интенсивности света на биохимический состав
В отличие от воздействия света на биомассу и липиды, влиянию интенсивности света на белки и углеводы уделялось мало внимания.Чтобы устранить этот пробел, мы исследовали влияние света на содержание белков, углеводов и липидов в микроводорослях с использованием методов FTIRS, которые, как сообщается, дают результаты, которые хорошо коррелируют с результатами, полученными с использованием стандартных методов экстракции и анализа [23, 24]. С увеличением интенсивности света содержание жирных кислот в Desmodesmus sp. и S. obliquus (выращиваемый в течение 8 или 15 дней) увеличилось, содержание в них белка снизилось, а содержание углеводов существенно не изменилось (рис.3). Аналогичным образом наблюдались увеличение содержания липидов и снижение содержания белка у Dunaliella tertiolecta , связанное с увеличением интенсивности света [25]. С другой стороны, азотное голодание, как сообщается, связано с более высоким содержанием липидов, более низким содержанием углеводов и постоянным уровнем белка у S. obliquus и двух видов Chlorella [26,27,28]. Например, высокая продукция липидов у Chrolella sorokiniana при азотном голодании соответствовала деградации крахмала [27].Гипотеза заключалась в том, что липидный и углеводный пути конкурируют за общий предшественник углерода [27, 29]. Таким образом, было высказано предположение, что блокирование синтеза крахмала может увеличить продукцию липидов [27]. Однако наши текущие результаты показывают, что более высокое содержание липидов связано с более низким содержанием белка, предполагая, что синтез липидов в основном зависит от деградации белка или ингибирования синтеза белка. Это подтверждается He et al. [14], которые показали, что уменьшение количества белка при увеличении интенсивности света может быть связано с потреблением азота.Возможно также, что углеродный скелет для синтеза аминокислот и белков может служить источником углерода и энергии для биосинтеза ТАГ [14]. Кроме того, хотя крахмал представляет собой более доступную форму хранения углерода для растительных клеток, чем жирные кислоты, восстановление энергии при окислении жирных кислот больше, чем при окислении крахмала. Когда жирные кислоты окисляются через путь b-окисления и цикл лимонной кислоты, восстановление энергии составляет примерно 6,7 эквивалента АТФ на углерод, например, для пальмитиновой кислоты [28].
Рис. 3Биохимический состав четырех штаммов микроводорослей после роста в течение указанного времени при указанной интенсивности света (50, 150 или 300 мкЭ · м −2 с −1 ): средние значения ± стандартные отклонения ( n = 3 из двух отдельных экспериментов)
Указывается, что микроводоросли могут иметь разные механизмы для синтеза жирных кислот при высокой интенсивности света и / или недостатке питательных веществ, что может повлиять на содержание белков или углеводов.
Состав жирных кислот при разной интенсивности света
ГХ-анализ состава жирных кислот водорослей показал, что интенсивность света оказывает сходное влияние на профиль жирных кислот всех штаммов, за исключением E. pseudoalveolaris , в котором содержание жирных кислот был очень похож при всех трех значениях интенсивности света (рис. 4). В трех других штаммах жирные кислоты 16: 0 и 18: 3 были в большом количестве и 18: 2 в наименьшем количестве при самой низкой интенсивности света (рис. 4). Увеличение интенсивности света привело к уменьшению содержания 18: 3 и увеличению содержания 18: 1, которое стало наиболее распространенной жирной кислотой (рис.4). Эти результаты согласуются с предыдущими выводами о том, что C. protothecoides имеет более низкое содержание 18: 3 и более высокое 18: 1 при увеличении интенсивности света с 35 до 420 мкЭ · м −2 с −1 [30]. Интересно, что E. pseudoalveolaris имел высокое содержание 18: 2 при всех трех интенсивностях света, но было бы интересно наблюдать возможные изменения в его липидном составе при более высоких интенсивностях. Биодизель с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, таких как 18: 3, склонен к окислительной деградации [31].Напротив, высокое содержание мононенасыщенных жирных кислот, таких как 18: 1, которые не подвержены окислению, увеличивает текучесть биодизеля и снижает температуру его затвердевания [32]. Таким образом, наши результаты показывают, что оптимизация интенсивности света может улучшить качество биодизельного топлива, полученного из микроводорослей.
Рис. 4Профили жирных кислот четырех штаммов микроводорослей после роста в течение указанного времени при указанной интенсивности света: средние значения ± стандартное отклонение ( n = 3 из трех отдельных экспериментов)
Поглощение азота и фосфора при различной интенсивности света
Чтобы снизить стоимость производства биодизеля, сточные воды можно использовать для доставки питательных веществ для роста микроводорослей, особенно основных питательных веществ — азота и фосфора [3].В городских сточных водах, использованных в этом исследовании, исходная концентрация общего азота и фосфора составляла 34,5 и 2,8 мг / л –1 соответственно. Согласно Европейской директиве по очистке городских сточных вод, не менее 75% общего азота и фосфора должно быть удалено из поступающих сточных вод до их сброса [33]. Все тестовые штаммы удалили более 75% общего содержания азота и фосфора из очищенных сточных вод через 8 дней, за исключением Desmodesmus sp.при интенсивности света 50 мкЭ (рис. 5). Количество азота и фосфора, удаленного S. obliquus , не изменилось между 8 и 15 днями культивирования (рис. 5). Взятые вместе, наши результаты показывают, что микроводоросли, использованные в этом исследовании, могут поглощать азот и фосфор из сточных вод и, таким образом, обеспечивать рентабельный метод очистки сточных вод.
Рис. 5Азот ( a ) и фосфор ( b ), оставшиеся в городских сточных водах, используемых в качестве питательной среды, после роста четырех штаммов микроводорослей в течение указанного времени при указанной интенсивности света.Начальные значения для N составляют 34,5 мг л -1 , а для P 2,8 мг л -1 . Пунктирные линии представляют максимальные концентрации для сброса сточных вод в соответствии с Европейской директивой по очистке городских сточных вод. Представленные данные представляют собой средние значения ± стандартное отклонение ( n = 3 из двух отдельных экспериментов)
.