Для таких джерел силу світла вимірюють у різних напрямах і будують векторну діаграму (індикатрису). Крива, проведена через кінці векторів, що відповідають у певному масштабі силі світла у певному на-напрямі, дає уявлення про розподіл сили світла джерела. Для неізотропних джерел вводять поняття середньої сферичної сили, світла /„, що визначається співвідношенням , де Ф — повний світловий потік джерела.

Рис.3

Якщо джерело світла має значні розміри, то можна говорити про силу світла елемента його поверхні. Тоді під у формулі (3.6) слід розуміти світловий потік, який випромінюється елементом поверхні в межах кута o'Q, Повна сила світла в деякому напрямі е сумою або інтегралом по всій поверхні.

Повний світловий потік характеризує джерело світла і його значення не можна змінити жодним оптичним приладом. Дія оптичних приладів зводиться тільки до перерозподілу світлового потоку. Така, наприклад, дія сигнальних апаратів, прожекторів, в яких у деяких напрямах сила світла може збільшитися в мільйон разів.

Одиниця сили світла є однією з основних одиниць СІ. За міжнародним договором з 1 січня 1948 р. введено новий світловий еталон, що відтворює з найвищою можливою точністю одиниці світлових величин: сили світла, світлового потоку, освітленості І яскравості. Первинним світловим еталоном (рис. 3.) е джерело світла, яке відповідає міжнародним умовам виготовлення і випромінює, як абсолютно чорне тіло. В СРСР такий еталон в 1948 р. створив у фотометричній лабораторії Всесоюзного науково-дослідного інституту метрології П. М. Тиходєєв. Схему будови Державного світлового еталона СРСР наведено на рис. 3. Трубку 2 із плавленого оксиду торію (Т1І02) розміщено в тиглі 1 із такого самого матеріалу. У тиглі міститься близько 190 г хімічно чистої платини 3. Простір між тиглем і зовнішньою кварцовою посудиною 4 заповнено оксидом торію 5. Посудину / нагрівають до температури тверднення (плавлення) платини (2042,5 К), і розплавлена платина підтримує постійну температуру випромінювача 2. Трубку і тигель виготовлено із оксиду торію, бо він досить тугоплавкий і не забруднює платину. Чистота платини перевіряється за температурним коефіцієнтом опору = 1,3901. Світловий потік, який випромінюється внутрішньою порожниною трубки 2, виходить через вікно 6 на призму повного внутрішнього відбиття 7, через об'єктив 8 і діафрагму 9 потрапляє на пластинку 10 І використовується як еталон для порівняння з лампою 11. Вся кварцова посудина нагрівається у високочастотній індукційній пічці.

Кандела дорівнює силі світла, при якій яскравість повного випромінювача при температурі тверднення платини дорівнює 60 кд на 1 см3. З такого означення випливає, що кандела дорівнює Veo сили світла, яке випромінюється в перпендикулярному напрямі з 1 см2 поверхні абсолютно чорного тіла при температурі тверднення платини. Таке означення сили світла існувало до 1979 року, коли на XVI Генеральній конференції з питань мір та ваги було прийнято нове означення; кандела дорівнює силі світла в заданому напрямі джерела, яке випромінює монохроматичне світло частотою 540 • 10і2 Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямі становить V6S3 Вт/ср,_:Воно дає змогу відтворювати канделу, не створюючи чорного тілаТщо відповідно дає можливість збільшити точність її визначення за рахунок техніки радіометрії, тобто вимірювання потужності (енергії) випромінювання, похибки якої наблизились до похибок кращих фотометричних порівнянь. Але поки що немає ніякої Інформації про експериментальні роботи, виконані на основі нового означення кандели. " ' За допомогою одиниці сили світла на основі формули (3.7) можна визначити одиницю світлового потоку люмен.

Люмен дорівнює світловому потокові, що його випромінює точкове джерело в тілесному куті 1 ср при силі світла 1 кд (при рівномірному випромінюванні): 1 лм = 1 кд • 1 ер.

За одиницю енергетичної сили світла взято 1 Вт/ср.

Освітленість Е. Світловий потік може виходити і від не-самосвітних тіл, які відбивають або розсіюють світло, що на них падає. Тому в ряді практичних І наукових задач треба знати, яка кількість світлового потоку падає на ту чи Іншу частину тіла. Для цього вводиться фізична величина освітленість. Освітленість чисельно дорівнює відношенню повного світлового потоку, що падає на елемент поверхні, до площі цього

Рис.4 Рис.5

Елемента (рис. 4).

При рівномірному світловому потоці

Якщо тіло освітлюється точковим джерелом на відстані r від нього, — тоді з рис. 5 видно, , а . На основі (6) матимемо

(7)

Де а — кут між нормаллю до площини dS, на якій визначаємо освітленість, i напрямом світла, d S n — площина, перпендикулярна до потоку, I — сила світла точкового джерела. Одиницею енергетичної освітленості в СІ є ват на квадратний метр (Вт/м'2).

Яскравість В. Для багатьох світлотехнічних задач деякі джерела можна вважати точковими. Проте розмірами більшості джерел нехтувати не можна. Для характеристики таких самосвітних і • несамосвітних (світяться відбитим світлом) джерел введено фотометричну величину яскравість в певному напрямі. Вона характеризує випромінювання світної поверхні у цьому напрямі. Яскравість визначається світловим потокам, який посилається в певному напрямі одиницею видимої поверхні в одиничному тілесному куті.

(8)

В СГС за одиницю яскравості взято стильб (сб). Стильб е яскравість світної поверхні, яка в перпендикулярному до неї напрямі з 1 смг дає силу світла в 1 кд:

1 сб = 1 вд/см3 = 10 кд/м2.

СвітністьR. Якщо є джерело світла скінченних розмірів (самосвітне або таке, що світиться відбитим світлом), то світністю джерела називається поверхнева густина потоку, яка випромінюється поверхнею в одну сторону в усіх напрямах в межах кута cр. Якщо елемент поверхні dS випромінює (відбиває) потік dФ в одну сторону, то . Для рівномірної світності можна записати . Одиниця вимірювання світності в СІ — люмен на квадратний метр (лм/ма). Одиницею енергетичної світності в СІ є ват на квадратний метр (Вт/м2).

4. Закони фотометрії. В основі фотометричних вимірювань лежать два закони освітленості.

Освітленість поверхні точковим джерелом світла змінюється обернено пропорційно квадрату відстані джерела від освітлюваної поверхні.

Нехай точкове джерело світла 0 (рис.8) посилає світло в усі сторони.

Рис.8

Опишемо навколо джерела сфери радіусами . Очевидно, що світловий потік через площадки S1 i S2 однаковий, бо перебуває в одному тілесному куті W. Тоді освітленість Е на площадці S1

, а освітленість Е2 на площадці S2 дорівнює .

Визначивши елементи сферичних поверхонь через тілесний кут, дістанемо .

2. Освітленість, яка створюється на елементарній площадці потоком, що падає на неї під деяким кутом, пропорційна косинусу кута між напрямом променів і нормаллю до площадки. .