Единица яркости в чем измеряется светящаяся поверхность сегодня и какие есть устаревшие единицы

Физиология восприятия яркости

Фоторецепторы глаза, палочки и колбочки, наиболее чувствительны к свету с длиной волны в 550 нанометров (зеленый свет). Чувствительность понижается с увеличением или уменьшением длины волны. Благодаря этой чувствительности зеленый, и цвета, находящиеся рядом с ним в спектре (желтый и оранжевый), кажутся нам наиболее яркими. То есть, яркость — это свойство света выглядеть ярким или тусклым, в зависимости от того, как мозг обрабатывает информацию о длине волны.

Люди, как и другие животные, приспосабливаются к окружающим условиям, и если в окружающей среде не происходит изменений, то люди привыкают к ней и перестают ее замечать, так как она не представляет опасности. Так происходит и с восприятием яркости. Люди привыкают к яркости в окружающей среде и судят о яркости предметов в зависимости от яркости среды. Например, экран сотового телефона с неизменной яркостью кажется ярким ночью и тусклым днем. Это из-за того, что ночью наши глаза привыкают к темноте, и поэтому бо́льшая разница между экраном и средой значит для нас бо́льшую яркость. Меньшая разница между дневным светом и экраном значит маленькую яркость, хотя на самом деле яркость экрана не изменяется.

Проверка контрастной чувствительности

Контрастная чувствительность

Контрастная чувствительность — это способность глаза видеть разницу между яркостью предметов. Эта чувствительность особенно важна в случаях, когда этот контраст понижен из-за освещения, например в тумане, в темноте, или когда яркость и цвет находящихся рядом предметов близки. Людям с низкой чувствительностью обычно трудно управлять автомобилем вечером или в тумане, передвигаться в темноте, или видеть, если мешает слепящий свет. Низкая контрастная чувствительность особенно проблематична для людей, которые к тому же страдают цветовой слепотой.

Контрастная чувствительность ухудшается с возрастом, а также вследствие ряда заболеваний, например из-за глаукомы, катаракты, инфаркта миокарда, или диабетической ретинопатии, то есть повреждения сетчатки глаза вследствие диабета. Проблема с контрастной чувствительностью независима от ухудшения зрения, и часто возникает у людей с прекрасным зрением, хотя иногда зрение и контрастная чувствительность ухудшаются одновременно. Проверка контрастной чувствительности отличается от проверки зрения тем, что ее можно проходить в очках или контактных линзах, если человек носит их в повседневной жизни. Вместо таблицы с буквами разного размера пациенту предлагается таблица с буквами, у которых понижается контрастность. В более усложненном варианте на таблице изображены не буквы, а линии на разном фоне, и задача усложняется тем, что в глаз также может быть направлен свет, чтобы ухудшить видимость.

Специальные очки, подобранные для пациента на основе результатов проверки зрения, часто помогают повысить контрастную чувствительность. Такая проверка похожа на тесты, которые проводят перед лазерной хирургией. Кстати, лазерная хирургия для коррекции других дефектов зрения иногда помогает повысить контрастную чувствительность, хотя в некоторых случаях, наоборот, ухудшает ее, как побочный эффект. Нередко также можно улучшить чувствительность с помощью очков с желтыми линзами.

«Впечатление. Восходящее солнце» Клода Моне. Музей Мармоттан-Моне, Париж.

Единица измерения освещенности

Рубрики: Фотометрия

Еще один важный «рабочий» закон светотехники — закон аддитивности освещенности. Его легко запомнить, если представить помещение, в котором имеется в наличии множество осветительных приборов с разной силой света, освещающих поверхности под разными углами. Закон аддитивности позволяет суммировать освещенность, создаваемую разными источниками, по отдельности:

Разберемся теперь с единицами измерения освещенности, ибо здесь не все так однозначно. Вообще-то принятая во всем мире единица измерения освещенности носит название люкс (лк). Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток в 1 люмен падает на поверхность с площадью 1 квадратный метр.

В некоторых источниках могут встретиться также фот (ф) — 1 люмен на квадратный сантиметр и фут-свеча (фкд) — 1 люмен на квадратный фут. Впрочем, две последние единицы измерения столь редки у нас, что мы более их упоминать не будем.

С фут-свечей читатели могут встретиться при изучении некоторой технической документации, выпущенной в США или в Англии.

Люкс — это много или мало? На самом деле нормы освещенности имеют строгие медицинские и физиологические основания, а поэтому закреплены в государственных стандартах. Ни один строительный проект не может считаться утвержденным, если в нем нарушены соответствующие нормы.

Упоминаемая нами свеча создает освещенность в 1 люкс на расстоянии в 1 метр, что может быть использовано для калибровки самодельного люксметра. Другие данные по освещенности приведены в таблице.

Освещенность в различных условиях

Источники света и отражающие поверхности не всегда можно считать точечными. Если это не так, глаз может различать их форму. В таких случаях появляется еще одна фотометрическая величина, называемая яркостью (L). Ее физический смысл примерно такой же, как и силы света, но уже не в абсолютном отношении, а соразмерно площади излучающей (или отражающей) поверхности.

Яркость — это, пожалуй, единственная фотометрическая величина, которая непосредственно воспринимается человеческим глазом.

На рисунке приведены некоторые пояснения в отношении яркости: две лампы накаливания с одинаковой потребляемой мощностью (а значит, и примерно равными световыми потоками) будут восприняты глазом как объекты с разной яркостью, поскольку различны площади их излучающих поверхностей.

Очень помогает яркость при создании больших источников света на основе множества мелких (точечных) излучателей. Только в том случае, если яркость отдельных излучателей будет одинаковой, свет составного источника мы воспримем как единое целое.

 Физическое определение яркости звучит так: это отношение силы света, излучаемой в направлении наблюдения, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Яркость поверхности Siz в данном случае определяется по формуле:

где I — сила света в направлении наблюдения. Наиболее распространенная единица измерения яркости — это [кд/м2].

В системе СИ яркость, как это не покажется удивительным, не имеет собственного названия единицы измерения. Однако уникальные наименования для яркости все же существуют, и первая из них именуется — нит (нт).

Эквивалентом 1 нт служит вся та же 1 кд/м2. Еще одно название стильб (сб), эквивалентный 1 кд/см2.

Сила света в музеях

Сотрудники музеев измеряют силу света в музейных помещениях, чтобы определить оптимальные условия, позволяющие посетителям рассмотреть выставленные работы, и в то же время, обеспечить щадящий свет, наносящий как можно меньше вреда музейным экспонатам. Музейные экспонаты, содержащие целлюлозу и красители, особенно из натуральных материалов, портятся от продолжительного воздействия света. Целлюлоза обеспечивает прочность изделий из ткани, бумаги и дерева; часто в музеях встречается много экспонатов именно из этих материалов, поэтому свет в экспозиционных залах представляет большую опасность. Чем сильнее сила света, тем больше портятся музейные экспонаты. Кроме разрушения, свет также обесцвечивает материалы с целлюлозой, такие как бумага и ткани, или вызывает их пожелтение. Иногда бумага или холст, на которых написаны картины, портятся и разрушаются быстрее, чем краска. Это особенно проблематично, так как краски на картине восстановить проще, чем основу.

Париж, Версаль

Вред, наносимый музейным экспонатам, зависит от длины световой волны. Так, например, свет в оранжевом спектре наименее вреден, а синий свет — самый опасный. То есть, свет с большей длиной волны безопаснее, чем свет с более короткими волнами. Многие музеи используют эту информацию и контролируют не только общее количество света, но и ограничивают синий свет, используя светло-оранжевые фильтры. При этом стараются выбирать фильтры настолько светлые, что они хоть и фильтруют синий свет, но позволяют посетителям в полной мере насладиться работами, выставленными в экспозиционном зале.

Важно не забывать, что экспонаты портятся не только от света. Поэтому трудно предсказать, основываясь только на силе света, как быстро происходит разрушение материалов, из которых они сделаны

Для долгосрочного хранения в музейных помещениях необходимо не только использовать слабое освещение, но и поддерживать низкую влажность, а также низкое количество кислорода в воздухе, по крайней мере, внутри выставочных витрин.

Табличка, запрещающая фотографирование со вспышкой

В музеях, где запрещают фотографировать со вспышкой, часто ссылаются именно на вред света для музейных экспонатов, особенно ультрафиолетового. Это практически необоснованно. Так же как и ограничение всего спектра видимого света намного менее эффективно, по сравнению с ограничением синего света, так и запрет на вспышки мало влияет на степень повреждения экспонатов светом. Во время экспериментов исследователи заметили небольшие повреждения на акварели, вызванные профессиональной студийной вспышкой только после более миллиона вспышек. Вспышка каждые четыре секунды на расстоянии 120 сантиметров от экспоната практически равносильна свету, который обычно бывает в экспозиционных залах, где контролируют количество света и фильтруют синий свет. Те, кто фотографируют в музеях, редко используют такие мощные вспышки, так как большинство посетителей — не профессиональные фотографы, и фотографируют на телефоны и компактные камеры. Каждые четыре секунды вспышки в залах работают редко. Вред от испускаемых вспышкой ультрафиолетовых лучей также в большинстве случаев невелик.