ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципы построения визуальных и объективных фотометров из "Прикладная физическая оптика " Фотометры — это различные приборы и устройства, предназначенные для измерения фотометрических величин. Различают визуальные и физические (объективные) фотометры. В визуальных фотометрах приемником излучения является глаз, устанавливающий фотометрическое равенство между исследуемым и сравниваемым излучением по равенству яркости видимых в фотометре полей сравнения. В объективных фотометрах используются физические приемники излучения. [c.19] Так как принцип построения фотометра зависит от применяемых приемников излучения, дадим их краткие характеристики. [c.19] Глаз и его основные характеристики как приемника излучения. Глаз — часть органа зрения, в которой создается оптическое изображение внешнего мира и происходит преобразование этого изображения в нервные возбуждения. Схематическое строение глаза представлено на рис. 1.2.1. [c.20] Процесс зрения заключается в распознавании различий во внешнем мире посредством ощущений, создаваемых светом, попадающим в глаз. [c.20] Сетчатка 6 представляет собою тонкий слой связанных друг с другом нервных клеток и светочувствительных элементов — колбочек и палочек. Световое воздействие вызывает импульсы тока в нервных клетках, полученные сигналы передаются в кору головного мозга через зрительный нерв 5. Название светочувствительных элементов — колбочки и палочки — дано в соответствии с их формой. [c.20] В зависимости от уровней яркости, при которых работает глаз, функционируют или колбочки, или палочки сетчатки. В соответствии с этим различают дневное, ночное и сумеречное зрение. [c.20] Дневным зрением называют зрение нормального глаза при адаптации его к уровням яркости большим, чем 2—3 кд с 1 м . Считается, что в этих условиях начинают действовать в основном колбочки сетчатки и предметы представляются окрашенными. [c.21] Ночное зрение — это зрение нормального глаза при адаптации его к уровням яркости, меньшим, чем 0,02—0,03 кд с 1 м . Считается, что в этих условиях начинают действовать, главным образом, палочки сетчатки и предметы представляются неокрашенными. Максимальная относительная спектральная световая эффективность в этом случае соответствует более короткой длине волны, чем при дневном зрении. [c.21] Зрение, которое является промежуточным между дневным и ночным зрением, называется сумеречным. В приведенных определениях введен термин адаптация. Адаптация — это процесс изменения свойств глаза под воздействием яркостных и цветовых стимулов. Кроме того, под адаптацией понимают конечное-состояние этого процесса. В частности, говорят о световой или темповой адаптации в зависимости от того, превышает ли яркость несколько кандел с квадратного метра или не достигает нескольких сотых канделы с квадратного метра. [c.21] Для адаптации к низкому уровню яркости требуется больше времени, чем для адаптации к высокому уровню яркости. По мере пребывания в темноте чувствительность все время возрастает. Для достижения полной чувствительности глаза необходим примерно часовой-полуторачасовой отдых от света. [c.21] При переходе от дневного зрения к ночному зрению меняется спектральная чувствительность глаза, которая определяется нормализованной функцией относительной спектральной световой эффективности излучения (см. рис. 1.1.3). [c.21] Важнейшим свойством глаза для фотометрии является его контрастная чувствительность Se —величина, обратная отношению пороговой разности яркостей к яркости фона Se = L/AL, где AL — пороговая разность яркостей, т. е. наименьшая воспринимаемая разность яркостей. [c.22] С помощью глаза нельзя оценить, во сколько раз яркость одной поверхности больше другой, но равенство яркостей устанавливается достаточно хорошо. Это свойство зрения лежит в основе всех световых измерений, в которых участвует глаз. Точность уравнивания яркостей зависит от ряда факторов и составляет величину 0,5—3 %. [c.22] Разрешающая способность глаза в реальных условиях равна 1,25, что соответствует разрешению двух предметов, находящихся друг от друга на расстоянии 0,1 мм, при удалении плоскости, в которой они находятся, от глаза на 250 мм. Разрешающая сила глаза оптимальна в пределах желтого пятна. [c.22] При проведении измерений следует иметь в виду, что интенсивность зрительного ощущения достигает своего максимума не сразу и зрительное ощущение не сразу исчезает после прекращения действия излучения на глаз. При чередовании световых импульсов более 15 раз в секунду глаз перестает ощущать мелькания. В этом случае справедлив закон Тальбота, который гласит, что если некоторая площадь сетчатки возбуждается световым стимулом, интенсивность которого периодически изменяется с частотой, превышающей частоту слияния мельканий, то вызываемое зрительное ощущение тождественно тому, которое создается постоянным световым стимулом с интенсивностью, равной средней за период интенсивности переменного светового стимула. Этот закон использован в кинематографе и при построении вращающихся ослабителей. Поле зрения глаза велико . для неподвижного глаза оно составляет 160° в горизонтальном и 130° в вертикальном направлениях. [c.22] В заключение отметим, что в субъективных зрительных впечатлениях и образах значительную роль играет работа мозга, вносящая большие коррективы в непосредственное фазическое изображение на сетчатке. [c.22] Количество информации, которое глаз принимает и преобразует, составляет 50 двоичных единиц в секунду. [c.22] Объективные фотометры. В физических (объективных) фотометрах в качестве приемника излучения используют физические приемники (например, фотоэлектрические, тепловые), которые реагируют на поток излучения, падающий на их поверхность. Реакция такого приемника измеряется внешним измерительным прибором. [c.23] Объективные фотометры позволяют вести прямые измерения сравниваемых потоков. С повышением требований к точности измерений усложняется и устройство фотометров. Основными характеристиками физических приемников, которые должны быть известны при построении фотометра, являются спектральная и интегральная чувствительности приемников. [c.23] Вернуться к основной статье