Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Световой поток может различно распределяться в пространстве. Интенсивность (плотность) светового потока в любом направлении характеризуется силой света I, определяемой отношением светового потока к телесному углу w, в пределах которого он распространяется:

. (1.1)

Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Один стерадиан (1 ср) – это объемный угол, имеющий вершину в центре сферы и «вырезающий» на ее поверхности участок, площадь которого равна квадрату радиуса этой сферы (рис. 1.1).

 

 

Рис. 1.1. К определению единицы телесного угла (w =1 ср)

 

Полный телесный угол пространства, окружающего точку, равен 4p ср.

Единицей силы света является кандела (кд) – световой поток в 1 лм, испускаемый точечным источником света в телесном угле, равном 1 ср (1 кд = 1 лм / 1 ср).

Под точечным источником света понимается источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до источника.

Световой поток Ф, падая на поверхность площадью S, создает освещенность этой поверхности

. (1.2)

Единица освещенности – люкс (лк). Поверхность имеет освещенность 1 лк, если световой поток 1 лм падает на 1 м² поверхности (1 лк = 1 лм/1 м²).

Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.

Во многих случаях освещенность точки поверхности рассчитывается по силе света источника, с которой она связана выражением

, (1.2,а)

где r – расстояние между источником света и освещаемой поверхностью, м;

a – угол между направлением силы света и нормалью N к освещаемой поверхности (рис. 1.2).

 

Рис. 1.2. Пояснение к выражению (1.2,а)

 

Яркостью светящейся (освещенной) поверхности в некотором направлении a называют величину, равную отношению силы света I в направлении a к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению (рис. 1.3):

. (1.3)

Единица яркости – кандела на квадратный метр (кд/м²).

Световой поток, падающий на какое-либо тело, частично отражается, частично поглощается и частично проходит сквозь это тело. Количественно отражение, поглощение и пропускание светового потока телом оцениваются соответствующими коэффициентами.

Коэффициент отражения определяется как

, (1.4)

где Ф – световой поток, падающий на поверхность;

Ф_отр – световой поток, отраженный от поверхности.

Рис. 1.3. К определению понятия яркость

 

Коэффициент поглощения равен

, (1.5)

где Ф_погл – световой поток, поглощенный телом.

Коэффициент пропускания равен

, (1.6)

где Ф_прош – световой поток, прошедший сквозь тело.

По закону сохранения энергии

Ф = Ф_отр + Ф_погл + Ф_прош, (1.7)

следовательно,

r + a + t = 1. (1.8)

Величина отраженного, поглощенного и прошедшего сквозь тело светового потока зависит от свойств этого тела, в частности от окраски, материала, структуры и др.

В табл. 1.1 приведены значения коэффициентов отражения, поглощения и пропускания для некоторых распространенных материалов.

 

 

Таблица 1.1