Wielkości i jednostki promieniowania w ujęciu energetycznym i fotometrycznym

Transkrypt

1 Wilkości i jdnostki prominiowania w ujęciu nrgtycznym i otomtrycznym Ujęci nrgtyczn Ujęci otomtryczn Enrgia prominista prznoszona przz prominiowani W, Q; jdnostka: 1 Ws 1 J Strumiń nrgtyczny (moc prominista) Φ odpowiada ilości nrgii proministj dw przsyłanj w czasi dt W Φ d d t jdnostka: 1 W Enrgia prominista prznoszona przz prominiowani W, Q ; jdnostka: 1 Ws 1 J Strumiń świtlny Φ stanowi część struminia nrgtyczngo wywołującą wrażnia wzrokow Φ 780 nm K( λ) max Φλ V( λ) λdλ 360 nm jdnostka: 1 lm Natężni prominiowania I (w danym kirunku) okrśla Światłość I (w danym kirunku) jst odnisinim struminia strumiń wysyłany przz lmntarną powirzchnię w świtlngo do objętgo światłm kąta bryłowgo dω obrębi niskończni małgo stożka o kąci bryłowym dω w kirunku jgo osi I d Φ jdnostka: 1 cd I d Φ d Ω jdnostka: 1 W sr 1 d Ω Emitancja nrgtyczna M (z dango punktu powirzchni) okrśla gęstość powirzchniową struminia wysyłango z punktu lżącgo na powirzchni da M d Φ jdnostka: 1 W m 2 d A Radiacja L (w danym punkci, w danym kirunku) jst ilorazm natężnia prominiowania wysyłango przz lmnt powirzchni w danym kirunku i pola rzutu tj powirzchni na płaszczyznę prostopadłą do kirunku prominiowania d I L d A cosϕ jdnostka: 1 W m 2 sr 1 Natężni prominiowania E jst gęstością struminia padającgo na powirzchnię db E d Φ jdnostka: 1 W m 2 d B Naprominini H stanowi uśrdnini natężnia napromininia w czasi jgo trwania H E d t jdnostka: 1 W s m 2 t Emitancja świtlna M (z dango punktu powirzchni) okrśla gęstość struminia świtlngo wysyłango z punktu lżącgo na powirzchni da M d Φ d A jdnostka: 1 lm m 2 Luminancja L (w danym punkci, w danym kirunku) jst ilorazm światłości powirzchni świcącj w danym kirunku i pola rzutu tj powirzchni na płaszczyznę prostopadłą do kirunku świcnia L d I d A cosϕ jdnostka: 1 cd m 2 Natężni oświtlnia E jst gęstością struminia świtlngo padającgo na powirzchnię da E d Φ jdnostka: 1 lx d B Naświtlni H stanowi uśrdnini natężnia oświtlnia w czasi jgo trwania H E d t jdnostka: 1 lx s PRZELICZANIE WIELKOŚCI RADIOMETRYCZNYCH NA FOTOMETRYCZNE t Φ nm K 780 m Φ 360nm ( λ) V ( λ) dλ K m 683 lm/w (dla λ 555 nm) K m - wartość maksymalna równoważnika prominiowania K (λ) Φ (λ) - moc prominista w przdzial długości ali (λ, λ + dλ) V(λ) - krzywa czułości spktralnj oka CIE dla widznia otopowgo widzni otopow - widzni okim normalnym, przystosowanym do poziomu luminancji o wartości co najmnij kilku kandli na mtr kwadratowy RÓWNOWAŻNIK PROMIENIOWANIA K (λ)

2 KRZYWA CZUŁOŚCI SPEKTRALNEJ OKA V(λ) dla widznia otopowgo 1,0 0,8 V(λ) [-] 0,6 0,4 0,2 0, λ [nm] Jdnostki wilkości otomtrycznych a) 1 candla 1 cd (jdnostka podstawowa w układzi SI) b) 1 lumn 1 lm (l 555 nm 683 lm 1 W) c) 1 luks 1 lx (1 lx 1 lm/m 2 ) RÓWNOWAŻNIKI PROMIENIOWANIA K DLA ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA O OKREŚLONEJ CHARAKTERYSTYCE Φ (λ) Źródło światła K [lm/w] monochromatyczngo λ555nm 683 miszango białgo 220 słońc luoroscncyjn (świtlówka zimnobiała) 384 żarow (z włóknm wolramowym) 15 Przykłady obliczń: a) żarówka inkadscncyjna wolramowa o mocy proministj 1 W: Φ K Φ 15 lm/w 1 W 15 lm b) świtlówka (zimnobiała) o mocy proministj 1 W: Φ K Φ 384 lm/w 1 W 384 lm

3 Rodzaj otodtktorów: 1. Fotorzystory 2. Fotodiody 2.a. Fotodiody z złączm p-n / otoogniwa 2.b. Fotodiody z złączm p-i-n 2.c. Fotodiody lawinow APD 3. Fototranzystory 4. Fotopowilacz 5. Fotodtktory pirolktryczn FOTODETEKTORY Fotodiody I F (Φ ) CZUŁOŚĆ WIDMOWA FOTODIODY BPW97 Czułość dla l 870 nm: S 870 0,5 A/W Czułość dla l 550 nm: S 550 S rl (550 nm) (S 870 /0,91) 0,22A/W Charaktrystyka względna czułości widmowj S rl (l) otodiody BPW97 Przykład obliczń sygnału wyjściowgo I F otodiody:

4 SYGNAŁ WYJŚCIOWY I F FOTODIODY BPW97 Czułość otodiody S dla λ 550 nm : S 550 0,22 A/W Moc prominista Φ sygnału o długości ali λ 550 nm padającgo na powirzchnię światłoczułą otodiody wynosi Φ 1 µw Prąd otodiody I F Φ S λ 1 µw 0,22 A/W 0,22 µa Względna czułość spktralna oka V (dla 550 nm) 0,995 Strumiń świtlny Φ Φ V(λ) K m 1 µw 0, lm/w 0,68 mlm Powirzchnia światłoczuła B 0,25 mm 2 Natężni oświtlnia E Φ /B 0,68 mlm /0,25 mm lx Przykład układu z otodiodą - w sprzężniu zwrotnym wzmacniacza opracyjngo z napięcim polaryzacyjnym U O I F (Φ,λ) R F Układ z ototranzystorm I C (F )

5