A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A fotometria az elektromágneses spektrum 430 nm – 780 nm hullámhossz-tartományba eső sugárzásának, a látható fény méréstechnikájának és alkalmazásának a tudománya. A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság a láthatósági függvényt[1] 300 nm-től 830 nm-ig közli.
A fény
A fény a fényforrásból minden irányban egyenes vonalak mentén terjed, sugárzik. A pontnak képzelt fényforrás sugarai minden irányban széttartanak, de egyenesek maradnak, és egy tetszés szerint kiválasztott sugárnyaláb nem hagyja el azt a térbeli szöget (kúpot), amelyikben elindult.[2]
„ | A fényforrások elemi sugárzása pontosan úgy viselkedik, mint egy Hertz dipólusból kiinduló, minden irányban koherens gömbhullám..." | ” |
– Selényi Pál |
Története
A fénymérés az az eljárás, mellyel különböző fényforrások erejét lehet összehasonlítani.
- Peter Bouguer (1698 – 1758) francia matematikus, filozófus végezte el az első tudományos kísérleti vizsgálatot.[3]
- Johann Heinrich Lambert (1728 – 1777) svájci matematikus, fizikus rakta le az elméleti alapokat,[4] melyek ma is a fénymérés mértékei.
- Otto Weiner 1890-ben megállapította, hogy a fény elektromágneses hullám, és sikerült is nagyszögű interferencia képet regisztrálnia.
Magyarországon három jelentős fellegvára volt az optikai méréstudománynak, Magyar Optikai Művek (1876 – 1998), Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt. /Tungsram/(1896-1996) és a Gamma Optikai Művek (1920).
A budapesti Műegyetem különböző tanszékein is jelentős optikai kutatások/fejlesztések történtek.
A fenti gyárakban kutató-fejlesztő munka is folyt, és több neves, nemzetközileg is ismert tudós dolgozott a fénnyel kapcsolatos elméleteken, méréstechnikán és alkalmazásokon.
Megemlíthetjük Rott Andor, Bródy Imre, Selényi Pál, Pfeifer Ignác, Vidor Pál, Szigeti György, dr. Urbanek János, Gábor Dénes (Nobel-díjas) neveit.
Fotometria vs. Radiometria
Ha a sugárzás teljes sugárzási energiája szerint értékelő mennyiségeket vizsgáljuk, akkor radiometriai mennyiségekről beszélünk, ha azonban a CIE szabványos fénymérő észlelő[5] szerint értékelő mennyiségeket vizsgáljuk, akkor fotometriai mennyiségekről beszélünk. Más szóval ez azt jelenti, ha a fényforrások által kisugárzott fényben megjelenő energia terjedésének törvényeit vizsgáljuk, akkor azt a radiometria eszközeivel tesszük. Ha figyelembe vesszük azt, hogy az emberi szem a különböző spektrális összetételű, de azonos teljesítményű fényforrásokat másképpen érzékeli, akkor a jelenségeket a fotometria fogalmaival írjuk le.[6][7]
A szem és a fotometria
Az emberi szem nem egyformán érzékeny a látható fény összes hullám-hosszúságára. A fotometria megpróbálja ellensúlyozni a mért értéket a hullámhossz függvényében. A szem másképpen reagál a fényhez adaptálódott körülmények között, mint a homályos, gyenge fényviszonyok között (lásd Purkinje-jelenség). A fotometria tipikusan jó fényviszonyokhoz adaptálódott szem érzékenységén alapul. A fotometriai mérések nem pontosan jelezhetik a források fényességét gyenge fényviszonyok közt, ahol a színek nem különböztethetők meg, mint például holdfénynél vagy csillagfénynél.
3 fénysűrűség felett jó fényviszonyokról beszélünk.
Fotometriai mértékegységek
Fényáram
A fényáram (Φ) a fényerősség és a besugárzott térszög szorzata. A fényáram származtatott SI-mértékegysége lumen (lm).
Ahol:
- cd - kandela
- sr - szteradián (a térszög SI-mértékegysége)
Azaz 1 lumen, az 1 candela fényerősségű, pontszerű fényforrás 1 szteradián térszögbe kisugárzott fényárama.
Példák:
- Egy 100 wattos izzólámpa által kibocsátott fényáram 1380 lumen.
- 1 lumen fényáramot létesít az 1 kandela fényerősségű, minden irányban egyenletesen sugárzó pontszerű fényforrás az 1 méter sugarú gömb 1 m² felületén.
- A szem maximális érzékenységének megfelelő 550 nm hullámhosszúságú fénysugárzás 1 watt teljesítmény esetén 680 lumen fényáramot létesít.
Fényerősség
A fényerősség (I) a fényforrás által egy meghatározott irányban kibocsátott fénykisugárzás mértékét jelöli. Mértékegysége kandela (cd). A fényerősség a kis térszögben kibocsátott fényáram és a térszög hányadosa.
Egy kandela annak a sugárforrásnak a fényerőssége, amelyet 540×1012 Hz (λ=555 nm) frekvenciájú monokromatikus sugárzást bocsát ki és a kibocsátás irányában, egységnyi térszögben 1/683 watt sugárerősséggel sugároz. Korábban a Hefner-gyertya (HK) volt a fényerősség egysége, amelyet Friedrich von Hefner-Alteneckről (1845-1904) neveztek el. A Hefner–gyertya egy meghatározott körülmények között működő amylacetát-égő nyílt lángja. Átszámítás:
Ennek az etalonnak megfelelő 1 cd fényforrás segítségével hitelesítik a gyakorlati mérésekhez használt normálizzók fényerősségét, ill. ehhez viszonyítják a különböző fényforrások fényerősségét.
Néhány fényforrás fényerőssége
Fényforrás | Fényerősség (cd) |
---|---|
Viaszgyertya | 1 |
Petróleumlámpa | 30 |
100 wattos kriptonizzó | 120 |
Vetítőlámpa | 2000 |
30 amperes ívlámpa | 82 000 |
Megvilágítás
A megvilágítás (E) a megvilágított A felületre eső Φ fényáram és a megvilágított A felület nagyságának hányadosa. SI-mértékegysége lux (lx):
A megvilágítási erősség a felületet érő fény mértéke, megadja, hogy egy adott felület mennyire van kivilágítva, vagyis mekkora fényáram jut 1 m² felületegységre lumenben. 1 lux a megvilágítása annak a felületnek, amelynek 1 négyzetméterére merőlegesen és egyenletesen 1 lumen fényáram esik.
Példa: Egy szabadon sugárzó 100 wattos általános izzólámpa 1,5 m magasan felfüggesztve a lámpa alatti felületen hozzávetőleg 100 lx megvilágítási erősséget eredményez.
Tapasztalati tény, hogy egy fényforrás annál nagyobb megvilágítást létesít egy felületen, minél nagyobb a fényerőssége. Ha az A felületre Φ fényáram esik, akkor a megvilágítás
vagyis számszerűen megegyezik az egységnyi (1 m²) felületre eső fényárammal.
Jellegzetes megvilágítási értékek
Környezet | Megvilágítás (lux) |
---|---|
Iroda | 500 |
Folyosó | 50 |
Napfény nyáron | 100 000 |
Napfény télen | 10 000 |
Telihold | 0,2 |
Színérzékelés határa | 3 |
Fénysűrűség
A fénysűrűség (L) az a mérték, mely az emberi szemben a világító vagy a megvilágított felületek által keltett fényérzetet határozza meg, azaz a felületegységre jutó fényerősség. Vonatkozhat nemcsak fényforrásra, hanem megvilágított felületre is. Leggyakrabban a vizsgált felületre merőleges irányban mérjük, de meghatározható más irányban is, ilyen esetben a felületnek a mérési irányra merőleges vetületét keli számításba venni. Mértékegysége:
A fénysűrűség értékét úgy kapjuk meg, ha egy fényforrás fényerősség értékét elosztjuk a mérési távolságból mért megvilágítandó felülettel. A fénysűrűség határozza meg a szubjektív fényérzetet. A fénysűrűség azon fénybehatás mértéke, melyet az emberi szem egy önvilágító vagy mesterségesen megvilágított felületről hív elő. A relatív fénysűrűség-különbséget szokás kontrasztnak nevezni.
Fotometrikai mérőeszközök
Az első fotometriai méréseket szemmel való összehasonlítással végezték. Az ismeretlen fényt (általában megvilágítást) osztott látóterű vizuális fotométerben hasonlították össze ismert fényforrás által létrehozott megvilágítással.
A 20. század elején kifejlesztették az első fotodetektorokat.
Magyarországon először az 1920-as évek végén Dr. Urbanek János munkássága alapján készült szelén fényelem elé helyezett színszűrőkkel felépített fotométer.
A Magyar Kereskedelmi Engedélyezési Hivatal több fotometriai mennyiség hiteles mérését végzi (Optikai mérések, tájékoztató pdf formában)
Az objektív fotometria eszközei
A fény mérésére szolgáló detektorok általában a detektorra eső fényre válaszul elektromos jelet bocsátanak ki. Ez történhet közvetlenül (fotoelektromos eszköz) vagy közvetett módon (termoelektromos detektor).
Néhány objektív fotometriai eszköz:
- Vákuum és gáztöltésű fotocella
- Fotoelektron-sokszorozó
- Fotodióda
- Fototranzisztor
- Termoelektromos detektor
- Bolométer
- Optikai pirométer
- Golay-cella
- CCD detektor
A szubjektív fotometria eszközei
A szubjektív fotometriában a detektor az emberi szem, mely nem alkalmas annak eldöntésére, hogy egy ismeretlen fényerősség hányszorosa egy hitelesített másiknak. Két egymáshoz közeli felület megvilágítását összevetve azonban igen pontosan megmondható, vajon azok egyenlők-e vagy sem. Ezen alapul a szubjektív fotometria.
Néhány szubjektív fotometriai eszköz:
- Ritchie-féle fotométer
- Lummer-Brodhun-féle fotométer
Alkalmazások
- Égitestek fényességének mérése,
- Fotometrikus analizátor, vízszennyezettség mérése (ammónia)
- Anyagvizsgálat, spektroszkópia (színképelemzés), spektrofotometria
- Polarimetria, refraktometria, turbidimetria. Opacitás, transzmissziós és mélységi reflexiós fényszóródás mérése,[8][9] Spektrális fényszóródás mérése: Abbé-féle diszperziós szám mérése, tükröződés mérése[10]
- Színinger mérés
Irodalom
- Erostyák János – Kozma László: Általános fizika, Fénytan. (hely nélkül): Dialóg Campus Kiadó. 2003. 244–255. o.
- Pelyhe János: Világítástechnikai jegyzet. (hely nélkül): Színház és Filmművészeti Egyetem. 2006.
- Dr. Szalay Béla: Fizika. (hely nélkül): Műszaki Könyvkiadó. 1979. 518–524. o.
További információk
- http://goliat.eik.bme.hu/~antala/docs/radfot.pdf
- https://web.archive.org/web/20070808080816/http://biochem.szote.u-szeged.hu/edu/actual/hu/pdf/gyak-fotometria.pdf
- https://web.archive.org/web/20110829101917/http://www.scitech.mtesz.hu/26optika/index2.htm
- http://www.omikk.bme.hu/archivum/magyarok/htm/selenyirov.htm
- http://www.sasovits.hu/cnc/irodalom/Fenytan.pdf
- http://www.pnas.org/content/62/4/1018.full.pdf+html
- http://stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html#10
- https://web.archive.org/web/20110531140238/http://webphysics.davidson.edu/faculty/jny/Optics/Burle%20Electro_Optics.pdf
- https://web.archive.org/web/20080915081229/http://www.optics.arizona.edu/Palmer/rpfaq/rpfaq.htm
- https://web.archive.org/web/20110707054658/http://www.resourcesmart.vic.gov.au/documents/lux_meter.pdf
- https://web.archive.org/web/20150421215644/http://vision.vein.hu/~schanda/VIRT-SJ/SJ-Kozl2008/A%20fotometria%20-Elektrotechn101-2008.pdf
- http://www.knt.vein.hu/staff/schandaj/SJCV-Publ-2005/536.pdf[halott link]
Források
- ↑ Makai, János: CIE - INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION. cie.co.at, 2011. . (Hozzáférés: 2011. október 10.) Láthatósági függvény
- ↑ Karsa Béla: Villamos mérőműszerek és mérések (Műszaki Könyvkiadó 1962)
- ↑ http://www.magnumarchive.com/c/edinburgh-encyclopedia-4/Peter-Bouguer.html[halott link]
- ↑ Archivált másolat. . (Hozzáférés: 2011. szeptember 29.)
- ↑ http://www.cie.co.at/
- ↑
- ↑ http://electron9.phys.utk.edu/optics421/modules/m4/radiometry.htm
- ↑ ASTM D4039 - Standard Test Method for Reflection Haze of High Gloss Surfaces. astm.org, 2011. (Hozzáférés: 2011. október 9.)
- ↑ ASTM D1746 - Standard Test Method for Transparency of Plastic Sheeting. astm.org, 2011. (Hozzáférés: 2011. október 9.)
- ↑ Appearance Gloss Haze Shade Opacity Colour. bamr.co.za, 2011. . (Hozzáférés: 2011. október 9.)
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.