Как измерить солнечную энергию.

Мы говорим о ярком небе, о солнечном световом потоке, об освещенности наших комнат и силе света ламп накаливания, иногда и не подозревая, что все эти понятия строго определены в разделе оптики, называемом фотометрией. Этот раздел посвящен измерению светового излучения по его зрительному ощущению, а в более широком смысле — измерению энергии, переносимой электромагнитным излучением оптического диапазона.

Рассмотрим основные фотометрические величины.

Основная фотометрическая единица в системе СИ — кандела (Кд) (от латинского слова, означающего «свеча»). Этот термин происходит от названия эталона основной единицы силы света - международной свечи, которым пользовались до введения в 1948 г. современного эталона. Международная свеча равна 1,005 Кд и выполнена в виде электрической лампы накаливания особой конструкции.

В канделах измеряют силу света. Если ΔΦ — поток световой энергии в малом телесном угле ΔΩ, то сила света I по направлению оси телесного угла равна

I =

ΔΦ ΔΩ

У точечного источника силой света в 1 Кд, одинаковой по всем направлениям, полный световой поток Φ равен 4π люмен (лм).

Освещенность измеряется в люксах (лк) и равна световому потоку, равномерно распределенному по площади 1 м² (1 лк = 1 лм/м²). Освещенность земной поверхности в ясный солнечный день 100 000 лк, для чтения книги вполне достаточно 60 лк, читать с напряжением можно уже при освещенности 1 лк. Наименьшая освещенность рабочего места, которая еще допускается — 10 лк. Освещенность измеряют прибором, называемым люксметром — это фотоэлемент с подключенным к нему измерителем тока, шкала которого проградуирована в люксах.

Понятие яркости главное в фотометрии. Яркость B элемента поверхности источника света Δσ в направлении вектора i, составляющего с нормалью n к поверхности угол i, равна:

Очень важная величина — яркость, или интенсивность светового потока:

В этом случае величина Δσ - воображаемая в пространстве площадка, ΔΦ — проходящий через нее световой поток в телесном угле ΔΩ по направлению i. В принципе B и R — одинаковые понятия. Ведь площадка Δσ может быть выбрана и на поверхности светящегося тела. Когда мы говорим о яркости неба или лазерного луча, подразумеваем яркость светового потока. Яркость измеряют в единицах, называемых НИТ (нт) (1 НИТ = 1 Кд/м²). Вот характерные яркости источников света: яркость Луны — 2,5·10³, лампы накаливания — 5·10⁶, Солнца — 1,5·10⁹, яркость искрового разряда в гелии — 1,5·10¹² нт.