Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja

11.2. Podstawowe wielkości fotometryczne

Strumień świetlny   Φ   (całoprzestrzenny) danego źródła światła opisuje ilość energii przenoszonej przez fale świetlne w jednostce czasu. Strumień jest podstawową wielkością fotometryczną – odpowiednikiem mocy. Jednostką strumienia jest  lumen [lm]

 Strumień świetlny charakteryzuje przede wszystkim źródło światła, chociaż mówimy również o strumieniu odbitym.

 

Światłość    I    punktowego źródła światła (lub elementu powierzchni źródła niepunktowego), w danym kierunku  jest ilorazem elementarnego strumienia świetlnego   dΦ   i kąta bryłowego   dω , w którym ten strumień został wyemitowany. Jednostka światłości to kandela [cd] .

                                     

Światłość jest gęstością kątową strumienia świetlnego. Jednostką światłości jest kandela – należąca do siedmiu podstawowych jednostek miar.

Luminancja    L    elementarnego obszaru   dS  , w danym kierunku obserwacji jest ilorazem światłości    I   oraz pola powierzchni    dS'   będącej rzutem obszaru    dS  ,  na płaszczyznę prostopadłą do kierunku obserwacji.

Luminancja jest najbliższa pojęciowo odczuciu intensywności światła spośród wielkości fotometrycznych. Odpowiada pojęciom jaskrawości (dla obiektów emitujących światło) i jasności (dla obiektów odbijających). Warto pamiętać, że odczucia jaskrawości lub jasności są wrażeniami bardzo subiektywnymi. Dodatkowo silnie zależą różnych czynników zewnętrznych np. od jasności tła na jakim jest obserwowany obiekt oraz od stanu adaptacji wzroku.

Luminancja nie zależy od odległości od obiektu. Jeśli rozpatrzymy źródło światła i wszystkie parametry geometryczne są stałe, to luminancja źródła jest proporcjonalna do energii emitowanej przez źródło.

 

Natężenie oświetlenia (napromieniowanie)   E   jest ilorazem strumienia świetlnego   dΦ   oraz pola powierzchni   dS oświetlonej tym strumieniem.

                         

 

Prawo Lamberta: Światłość elementu powierzchni ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do pozornej powierzchni tego elementu widzianego z danego kierunku.

 

gdzie       jest kątem między danym kierunkiem a normalną do powierzchni.

Prawo Lamberta odnosi się także do odbicia światła od idealnie rozpraszającej powierzchni (powierzchni lambertowskiej). Powierzchnie rzeczywiste odbijają światło zgodnie z prawem Lamberta tylko w pewnym kącie. Dobrym przykładem materiału, którego powierzchnia odbija w przybliżeniu zgodnie z prawem Lamberta jest kreda.