unità SI | lumen (lm) |
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Dimensione | J |
SI base | cd ⋅ sr |
Natura | Dimensione scalare conservativo esteso |
Simbolo abituale | , |
Link ad altre dimensioni |
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Il flusso luminoso è la grandezza fotometrica che caratterizza la potenza luminosa di una sorgente, così come viene percepita dall'occhio umano. Il flusso luminoso è il flusso radiante , cioè la potenza elettromagnetica irradiata , pesata dalla sensibilità dell'occhio umano, normalizzata dalla funzione di efficacia luminosa spettrale , a diverse lunghezze d'onda.
Infatti, la radiazione elettromagnetica monocromatica produce una sensazione visiva di intensità molto variabile a seconda della lunghezza d'onda, e una sensazione zero al di fuori dello spettro visibile . Le radiazioni invisibili all'occhio umano, come l' infrarosso e l' ultravioletto , che possono però accumulare in molti casi una notevole potenza irradiata, non hanno alcuna influenza nel calcolo o nella misurazione del flusso luminoso.
Può essere il flusso totale emesso da una sorgente - i produttori di lampade elettriche inseriscono il valore del flusso totale emesso accanto alla potenza elettrica consumata e alla temperatura di colore - oppure il flusso emesso in una porzione limitata dello spazio - negli strumenti ottici, diaframmi , intercettando parte del fascio luminoso, permettono di regolare il flusso ricevuto da un sensore o rivelatore.
Il flusso luminoso è la grandezza fondamentale in fotometria: permette di definire tutte le altre grandezze fotometriche.
È definito dal flusso di energia (espresso in watt) più spesso chiamato potenza irradiata. Quest'ultimo è un flusso di energia irradiata: , dove è l'energia irradiata, espressa in joule (J).
In fotometria , per tener conto della sensibilità dell'occhio umano, che è diversa ad ogni lunghezza d'onda della radiazione, la potenza della radiazione elettromagnetica viene corretta pesandola in funzione dell'efficienza luminosa spettrale . Queste funzioni sono definite da valori tabulati e diventano zero per l'infrarosso o l'ultravioletto che esulano dal dominio dello spettro visibile . Si differenziano a seconda del campo visivo in cui ci si trova: visione diurna o notturna.
In visione fotopica (diurna):
,o
Per la luce policromatica il flusso luminoso di si ottiene integrando:
Questa frase è spesso erroneamente vista come la stretta interpretazione della legge di Abney .
Nella visione scotopica (notturna), le espressioni sono identiche, solo la funzione di efficienza luminosa spettrale utilizzata è diversa dato il fatto che funzionano solo le aste :
,o
Per integrazione nel dominio del visibile, il flusso luminoso per una luce policromatica:
L'unità SI del flusso luminoso è lumen , simbolo lm. Il nome lumen è costruito sulla parola latina che significa luce . Si esprime in candela . steradiante e ha dimensione J .
Le efficienze luminose delle diverse sorgenti luminose possono variare a seconda che la potenza sia emessa principalmente nella zona prossima alla massima sensibilità (nel caso di una lampada fluorescente , un diodo emettitore di luce ) o essenzialmente al di fuori del visibile ed in particolare in l'infrarosso (caso di una lampada ad incandescenza o di una lampada ad incandescenza alogena ).
Una candela di intensità 1 cd che emette in modo presumibilmente isotropo (identico in tutte le direzioni) emette un flusso luminoso Φ v = 12,6 lm .
La misura del flusso luminoso coinvolge quella dell'illuminazione luminosa di una superficie di riferimento. La scoperta nel XIX ° secolo, l'effetto fotoelettrico , ha permesso la XX ° secolo lo sviluppo di dispositivi portatili che offrono direttamente una misura di illuminamento.
Prima e dalla metà del XIX ° secolo , sono stati sviluppati fotometri per quantificare l'illuminazione, rispetto ad una sorgente preso come riferimento. Abbiamo confrontato visivamente la luminanza di due schermi della stessa dimensione, di cui uno illuminato da una sorgente standard. Il caso del confronto visivo permette di esporre il ragionamento, senza preoccuparsi della ponderazione delle lunghezze d'onda.
La relazione tra l' intensità luminosa in candela (cd) di un raggio e il flusso luminoso che lo provoca, utilizzata frequentemente per risolvere semplici problemi, è:
,dove Ω è l' angolo solido , in steradianti (sr), in cui è concentrato il flusso luminoso, l'intensità luminosa ottenuta essendo tanto più grande quanto l'angolo solido del pennello è stretta. Questa formula è valida solo se l'intensità della luce è uniforme su tutto l'angolo solido considerato.
L' illuminamento luminoso medio in lux (lx) di una superficie è espresso come rapporto tra il flusso ricevuto dall'area :
.La media luminosa exitance in lumen per metro quadrato ( lm / m 2 ) di superficie è espressa come rapporto tra il flusso emesso dalla zona :
.