Основи захисту відеоінформації: Методичний посібник до практичних занять. Частина 1, страница 22

Світловий потік, вкладений між прямолінійними променями, які поширюються від точкового джерела, залишається постійним усередині конічної поверхні, утвореної цими променями. Якщо перетнути цей конус декількома поверхнями S₁, S₂,..., S_n, то величина світлового потоку через ці перетини виявиться однаковою. Повний потік світлової енергії, що випускає будь-яке джерело, дорівнює світловому потоку через замкнуту поверхню (наприклад, сферу), що охоплює це джерело.

Розподіл світлового потоку по різних напрямках може бути нерівномірним. Так, у прожекторі досягається концентрація світлового потоку уздовж осі прожектора. Аналогічно концентрується світловий потік у фарах, ліхтарях, проекторах і т.п.

За одиницю світлового потоку приймається люмен, (лм), потік, випромінюваний при рівномірному випущенні спеціальною еталонною лампою накалювання в одну міжнародну свічу усередині тілесного кута, рівного одному стерадіану.

Сила світла

Величина світлового потоку F, що доводиться на одиницю тілесного кута W, називається силою світла I. Отже:

Якщо джерело світла випромінює потік рівномірно в усі сторони, таке джерело називається ізотропним:

де F – повний світловий потік, що випускає джерело в усі сторони.

Введення поняття сили світла дозволяє порівнювати різні джерела. За одиницю сили світла приймають міжнародну свічу – канделу (кд).

Освітленість

Відношення величини світлового потоку при рівномірному його розподілі до площі освітлюваної поверхні називається освітленістю Е. Отже:

де F – величина світлового потоку, S – площа освітлюваної поверхні. За одиницю освітленості – люкс, (лк), приймається освітленість, що дає джерело, сила світла якого дорівнює 1 кд, на відстані 1 м [13].

Освітленість, що забезпечує дане джерело світла, залежить від відстані між розглянутою поверхнею й джерелом. Поверхня перетину тілесного кута площинами, перпендикулярними до напрямку поширення світла, пропорційна квадрату відстані від вершини конуса. Тому освітленість Е поверхні обернено пропорційна квадрату її відстані r від точкового джерела світла. Отже:

де I – сила світла джерела. Це справедливо тільки для випадку, коли поглинання світла відсутнє. Освітленість зменшується, якщо в повітрі перебувають частки пилу, тумана, диму. Якщо поглинання неоднорідно й залежить від відстані, то закон убування освітленості пропорційно r² порушується.

Освітленість також залежить від нахилу поверхні стосовно падаючих променів. Освітленість максимальна, якщо промені світла перпендикулярні до освітлюваної поверхні. У загальному випадку, коли промені падають на поверхню під кутом < j, освітленість:

Отже, освітленість заданої поверхні Е прямо пропорційна силі світла джерела I, сінусу кута між напрямком поширення світлових променів і розглянутою поверхнею й обернено пропорційна квадрату відстані цієї поверхні до джерела. Формула справедлива тільки для плоских поверхонь. Якщо освітлювана поверхня має більше складну форму, то її освітленість міняється від точки до точки, і в кожній точці знаходиться по аналогічній формулі, де j – кут між напрямком поширення світлових променів і дотичній площині до поверхні в даній точці.

Світність й яскравість

Для характеристики здатності джерела випромінювати (або поверхні, що відбиває, відбивати електромагнітні хвилі) вводиться поняття світності даної поверхні. Світність R чисельно дорівнює повному світловому потоку, що випускається з одиниці площі світного тіла:

де F* – величина повного потоку, випроміненого з поверхні S*. Між світністю й освітленістю існує пряма пропорційна залежність:

де k – постійна величина, яка називається коефіцієнтом відбиття (розсіювання). Для всіх тіл, що пасивно відбивають падаючі промені, величина k менше одиниці.