Fotometrie je věda o měření světla z hlediska jeho vnímaného jasu lidským okem. Odlišuje se od radiometrie, což je věda o měření světla z hlediska absolutní moci.
Pro fotometrická měření se používá mnoho různých měrných jednotek. Lidé se někdy ptají, proč musí být tolik různých jednotek, nebo se ptají na převody mezi jednotkami, které nelze převést (například lumeny a kandely). Jsme obeznámeni s myšlenkou, že přídavné jméno „těžký“ může odkazovat na hmotnost nebo hustotu, což jsou zásadně odlišné věci. Podobně přídavné jméno „jasný“ může odkazovat na lampu, která dodává vysoký světelný tok (měřeno v lumenech), nebo na lampu, která koncentruje světelný tok, který má, do velmi úzkého paprsku (kandely). Vzhledem ke způsobům, kterými se světlo může šířit trojrozměrným prostorem, rozptylovat se, soustřeďovat, odrážet lesklé nebo matné povrchy, a protože světlo se skládá z mnoha různých vlnových délek, počet zásadně odlišných druhů měření světla, které lze provést, je velký, stejně jako počty veličin a jednotek, které je reprezentují.
Fotometrické versus radiometrické veličiny
Někdy se tomu zmateně říká „intenzita“.
Někdy se tomu zmateně říká „intenzita“.
Někdy se tomu zmateně říká „intenzita“.
watt na steradián na metr čtvereční na hertz
Watty (zářivý tok) versus lumeny (světelný tok)
Srovnání wattu a lumenu ilustruje rozdíl mezi radiometrickými a fotometrickými jednotkami.
watt je jednotka výkonu. Jsme zvyklí uvažovat o žárovkách ve smyslu výkonu ve wattech. Výkon ale není měřítkem množství světelného výkonu. Říká vám, jak rychle vám žárovka zvýší účet za elektřinu, ne jak efektivní bude při osvětlení vašeho domova. Protože žárovky prodávané pro „všeobecný servis“ mají všechny dosti podobné vlastnosti, výkon je vodítkem k světelnému výkonu, ale jen hrubým.
Watty mohou být také měřítkem výstupního výkonu. V radiometrickém smyslu je žárovka asi z 80% účinná; 20% energie je ztraceno (např. vedením přes bázi žárovky) Zbytek je vyzářen jako záření. Tedy žárovka o výkonu 60 wattů vyzařuje celkový zářivý tok asi 45 wattů.
Lumen je fotometrickou jednotkou světelného výkonu. Ačkoli většina spotřebitelů stále přemýšlí o světle z hlediska výkonu spotřebovaného žárovkou, v USA je již několik desetiletí obchodním požadavkem, aby obal žárovky poskytoval výkon v lumenech. Balení 60wattové žárovky udává, že poskytuje asi 900 lumenů, stejně jako balení 15wattové kompaktní zářivky.
Kombinací těchto definic vidíme, že 1/683 wattu 555 nanometrů zeleného světla poskytuje jeden lumen.
Vztah mezi watty a lumeny není jen jednoduchým měřítkem. To už víme, protože 60wattová žárovka a 15wattová kompaktní zářivka poskytují 900 lumenů.
Definice nám říká, že 1 watt čistě zeleného světla o vlnové délce 555 nm má „hodnotu“ 683 lumenů. O jiných vlnových délkách nic neříká. Protože lumeny jsou fotometrické jednotky, jejich vztah k wattům závisí na vlnové délce podle toho, jak je vlnová délka viditelná. Infračervené a ultrafialové záření jsou například neviditelné a nepočítají se. Jeden watt infračerveného záření (kam dopadá většina záření z žárovky) má nulovou hodnotu lumenů. Uvnitř viditelného spektra jsou vlnové délky světla váženy podle funkce zvané „fotopická spektrální světelná účinnost“. Podle této funkce je 700 nm červeného světla jen asi o 4% účinnější než 555 nm zeleného světla. Jeden watt 700 nm červeného světla má tedy „hodnotu“ jen 27 lumenů.
Fotometrické měřicí techniky
Fotometrické měření je založeno na fotodetektorech, přístrojích (několika typů), které při vystavení světlu produkují elektrický signál. Jednoduché aplikace této technologie zahrnují zapínání a vypínání svítidel na základě světelných podmínek v okolí a světelné elektroměry, které se používají k měření celkového množství dopadajícího světla v určitém bodě.
V rámci světelného průmyslu se často používají složitější formy fotometrického měření. Sférické fotometry se používají k měření směrového světelného toku vytvářeného lampami a skládají se z koule o velkém průměru s lampou umístěnou v jejím středu. Kolem lampy se ve třech osách otáčí fotobuňka, která měří výkon lampy ze všech stran.