Tính chất và đơn vị đo ánh sáng

Tính chất và đơn vị đo ánhsáng Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Tính chất của ánh sáng Như chúng ta đã biết, ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt.. Bước sóng của bức xạ ánh

Tính chất và đơn vị đo ánh

sáng

Bởi:

Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên

Tính chất của ánh sáng

Như chúng ta đã biết, ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt

Ánh sáng là một dạng của sóng điện từ, vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 0,4 -0,75 μm Trên hình 7.1 biểu diễn phổ ánh sáng và sự phân chia thành các dải màu của phổ

Hình 7.1: Phổ ánh sáng

Vận tốc truyền ánh sáng trong chân không c = 299.792 km/s, trong môi trường vật chất vận tốc truyền sóng giảm, được xác định theo công thức:

n - chiết suất của môi trường

- Khi môi trường là chân không :

- Khi môi trường là vật chất :

Trong đó ν là tần số ánh sáng

Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua sự tương tác của ánh sáng với vật chất

Ánh sáng gồm các hạt nhỏ gọi là photon, mỗi hạt mang một năng lượng nhất định, năng lượng này chỉ phụ thuộc tần số ν của ánh sáng:

(7.1)

Trong đó h là hằng số Planck (h = 6,6256.10-34J.s)

Bước sóng của bức xạ ánh sáng càng dài thì tính chất sóng thể hiện càng rõ, ngược lại khi bước sóng càng ngắn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ

Các đơn vị đo quang

Đơn vị đo năng lượng

- Năng lượng bức xạ (Q): là năng lượng lan truyền hoặc hấp thụ dưới dạng bức xạ đo bằng Jun (J)

- Thông lượng ánh sáng (F): là công suất phát xạ, lan truyền hoặc hấp thụ đo bằng oat (W):

(7.2)

- Cường độ ánh sáng (I): là luồng năng lượng phát ra theo một hướng cho trước ứng với một đơn vị góc khối, tính bằng oat/steriadian

- Độ chói năng lượng (L): là tỉ số giữa cường độ ánh sáng phát ra bởi một phần tử bề mặt có diện tích dA theo một hướng xác định và diện tích hình chiếu dAn của phần tử này trên mặt phẳng P vuông góc với hướng đó

(7.4)

Trong đó dAn= dA.cosφ, với φ là góc giữa P và mặt phẳng chứa dA

Độ chói năng lượng đo bằng oat/Steriadian.m2

- Độ rọi năng lượng (E): là tỉ số giữa luồng năng lượng thu được bởi một phần tử bề mặt

và diện tích của phần tử đó

(7.5)

Độ rọi năng lượng đo bằng oat/m2

Đơn vị đo thị giác

Độ nhạy của mắt người đối với ánh sáng có bước sóng khác nhau là khác nhau

Hình 7.2 biểu diễn độ nhạy tương đối của mắt V(λ) vào bước sóng Các đại lượng thị giác nhận được từ đại lượng năng lượng tương ứng thông qua hệ số tỉ lệ K.V(λ)

Hình 7.2: Đường cong độ nhạy tương đối của mắt

Theo quy ước, một luồng ánh sánh có năng lượng 1W ứng với bước sóng ?max tương ứng với luồng ánh sáng bằng 680 lumen, do đó K=680

Do vậy luồng ánh sáng đơn sắc tính theo đơn vị đo thị giác:

Đối với ánh sáng phổ liên tục:

Tương tự như vậy ta có thể chuyển đổi tương ứng các đơn vị đo năng lượng và đơn vị

đo thị giác

Bảng 7.1 liệt kê các đơn vị đo quang cơ bản

Bảng 7.1

Đại lượng đo Đơn vị thị giác Đơn vị năng lượng

Luồng (thông lượng) lumen(lm) oat(W)

Độ chói cadela/m2(cd/m2) oat/sr.m2(W/sr.m2)

Độ rọi lumen/m2hay lux (lx) oat/m2(W/m2)