Является ли яркость света субъективной или ее можно измерить количественно?

Что ж, это случай произвольного использования слов или терминов, которые имеют обычное повседневное разговорное значение, но также (возможно) имеют очень специфическое научное значение, отличное от общепринятого значения.

Вы употребили два слова столь расплывчато. «Свет» и «Яркость».

Итак, давайте сначала обсудим «свет».

Комиссия по колориметрии Оптического общества Америки определяет «свет» как: Психофизическую реакцию человеческого глаза на электромагнитное излучение, как правило, в диапазоне длин волн от 400 до 800 нм.

Таким образом, «свет» — это НЕ ЭМ-излучение; но реакция человеческого глаза на это излучение. По этой причине мы НЕ измеряем «свет» в тех же единицах, что и электромагнитное излучение; Вт, Вт/м^2, Вт/стерадиан и т. д.

Свет измеряется в люменах, а не в ваттах, и для нормальной или так называемой «фотопической» реакции глаза пик видимости глаза при длине волны около 550 нм составляет 680 люмен на ватт. При очень низкой реакции человеческого глаза, адаптированной к темноте, существует стандартная «скотопическая» кривая отклика, которая на пике смещена в сторону разных длин волн.

Итак, вернемся к «яркости», которая обычно не рекомендуется для научной работы из-за ее неточности.

Предпочтительным термином является «яркость», который является фотометрическим эквивалентом «излучения», используемого для электромагнитного излучения любой длины волны.

«Сияние» — это ватты на стерадиан на квадратный метр, а «яркость» — это люмены на стерадиан на квадратный метр.

Ватт на стерадиан — это «интенсивность излучения», а люмены на стерадиан — «сила света». Обе единицы измерения подразумевают математический точечный источник. На практике ошибка будет менее 1% при измерении интенсивности источника конечного размера, если расстояние измерения не менее чем в 10 раз превышает диаметр источника для неточечного источника.

Таким образом, яркость также может быть выражена как интенсивность излучения на квадратный метр, а яркость как «кандела» на квадратный метр, где «кандела» — это фотометрическая единица силы света.

Теперь ученые в своем обычном свободном употреблении будут использовать слово «яркость» для самых разных вещей; фактические источники видимого излучения, или инфракрасные, или ультрафиолетовые источники, или даже для электронной эмиссии, например, термоэмиссионного или другого катода.

Во всех этих случаях они используют термин «яркость» вместо «сияния» или «яркости» или подобных единиц, каждая из которых имеет размеры потока на стерадиан на квадратный метр. Таким образом, «яркость» термоэмиссионного или полевого излучателя будет составлять Ампер на стерадиан на квадратный метр.

В случае фотометрических единиц для видимых «источников света» яркость довольно сложно измерить, потому что вы должны четко выделить конкретную площадь поверхности источника, а затем определить очень конкретный телесный угол для излучения, попадающего в детектор, а для этого требуется некоторая фокусирующая оптическая система.

Силу света в канделах измерить намного проще, потому что вам не нужно фокусироваться на определенной области источника, но вам нужно измерять по крайней мере на расстоянии 10 диаметров источника, ограниченных апертурами или конечным размером измерительный детектор.

Это сложная проблема измерения, и ее не становится легче от произвольного использования терминов «яркость» вместо «яркость» или от использования слова «свет» для УФ или инфракрасного излучения, которые не являются видимый. «свет» — это НЕ излучение; но реакция человеческого глаза на это; так что «свет» по определению виден; но только внутри человеческого глаза. Строго говоря, мы НЕ получаем СВЕТ от солнца; наши глаза делают его из видимых частей солнечного излучения.

Но даже после того, как нас предупредили, мы все еще используем слово «яркость» в служебных разговорах; но мы знаем, что на самом деле мы имеем в виду, это яркость. Иногда вы можете увидеть слово «Sterance» вместо «luminance».

И используйте Radiance или Radiant Intensity, или irradiance (падающие ватты на квадратный метр) или излучательную способность (излучаемые ватты на квадратный метр). Фотометрическими эквивалентами будут «освещенность» для падающих люменов на квадратный метр или световой коэффициент излучения для излучаемых люменов на квадратный метр. .

Мы часто используем термин сияние для описания яркости объекта. Сияние — это количество энергии, излучаемой (или отражаемой) объектом на единицу площади на единицу телесного угла в единицу времени.

Чтобы ответить на ваш вопрос напрямую, сияние — это то, как мы объективно измеряем яркость объекта. Это аналогичная интенсивность, но учитывает телесный угол

Например, солнце излучает на поверхность земли примерно 1000 Вт/метр.$^2$. Это интенсивность , также называемая освещенностью , которая опять же не учитывает телесный угол.

Если на поверхности земли есть ламбертовский объект, он будет отражать одинаковое количество энергии во всех восходящих направлениях. Телесный угол$2\pi$(он не будет отражаться в землю). Если объект имеет отражательную способность 10%, яркость объекта будет тогда

Мы также можем говорить о спектральном излучении, которое представляет собой количество энергии, излучаемой на единицу площади на единицу телесного угла в единицу времени на единицу длины волны. Другими словами, он учитывает разные длины волн света или разные «цвета».

Спектральное излучение важно учитывать, говоря об объектах, видимых человеческим глазом , потому что реакция человеческого глаза на яркость объекта зависит от длины волны или цвета объекта и его освещения. Область фотометрии посвящена изучению того, как человеческий глаз воспринимает яркость объектов.

Эти термины отличаются от интенсивности тем, что они учитывают телесный угол , под которым энергия распространяется от объекта. Интенсивность не учитывает это, а представляет собой просто энергию на единицу площади в единицу времени.