ข้ามไปเนื้อหา

การวัดแสง (ทัศนศาสตร์)

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

การวัดแสง หรือ โฟโตเมตรี (photometry) ในทางทัศนศาสตร์ คือการศึกษาความเข้มของแสงที่ตาของมนุษย์รับรู้[1] การวัดแสงนั้นต่างจากการวัดรังสี โดยการวัดแสงจะถ่วงน้ำหนักพลังงานจากการแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ ด้วยฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่าง

ตามนุษย์และการวัดแสง

[แก้]
เส้นโค้งสีดำคือฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างในที่สว่าง และเส้นโค้งสีเขียวคือฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างในที่มืด โดยเส้นทึบคือมาตรฐาน CIE 1931[2] เส้นประคือข้อมูลที่แก้ไขในปี 1978[3] เส้นจุดคือข้อมูลที่แก้ไขในปี 2005[4] หน่วยของแกนนอนคือ nm

สายตาของมนุษย์สามารถตัดสินได้อย่างแม่นยำในระดับหนึ่งว่าการรับรู้แสงและความมืดของสองสีนั้นเหมือนกันหรือไม่ ดังนั้น เพื่อจะวัดค่าการตอบสนองเชิงสเปกตรัมของดวงตา จึงได้มีการทำการเปรียบเทียบฟลักซ์การแผ่รังสีที่จำเป็นเพื่อกระตุ้นการรับรู้ความมืดสว่างที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ ของแสง ในสภาพแวดล้อมที่สว่าง การมองเห็นของมนุษย์จะไวต่อแสงสีเขียวซึ่งมีความยาวคลื่น 555.016 nm มากที่สุด ให้ เป็นฟลักซ์การแผ่รังสีที่จำเป็นในการสร้างความส่องสว่าง ที่ความยาวคลื่นใด ๆ ที่เท่ากันกับฟลักซ์ของแสงที่มีความยาวคลื่น 555.016 nm จะได้ค่าสัดส่วนเป็น

ค่านี้เรียกว่าฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่าง ตัวอย่างเช่น การทดลองแสดงให้เห็นว่า 1 mW ของแสงสีเขียว 555.016 nm และ 2.5 W ของแสงสีม่วง 400.0 nm ทำให้เกิดความส่องสว่างเท่ากัน และค่าฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่าง 400.0 nm คือ

ในการวัดขนาดของฟลักซ์ส่องสว่าง จะต้องแปลงฟลักซ์การแผ่รังสี เป็นปริมาณที่มีประสิทธิภาพสำหรับสายตามนุษย์โดยมีฟังก์ชันประสิทธิภาพการส่องสว่างเป็นตัวถ่วงน้ำหนัก สำหรับความยาวคลื่น ถ้าแสงที่มีฟลักซ์การแผ่รังสีเท่ากับ ฟลักซ์ส่องสว่างเป็น แล้วจะได้ว่า

โดย เป็นค่าของแสงที่มีความยาวคลื่น 555.016 nm หรือที่เรียกว่าค่าประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุด มีค่าเท่ากับ 683 lm/W

ค่าต่าง ๆ ที่ใช้ในการวัดแสง

[แก้]

การวัดแสงทำโดยใช้ค่าต่าง ๆ ซึ่งมีหน่วยต่างกันไปดังต่อไปนี้

ค่าและหน่วยของการวัดแสงในระบบเอสไอ
ปริมาณ ภาษาอังกฤษ สัญลักษณ์ หน่วยวัด สัญลักษณ์หน่วยวัด หมายเหตุ
ฟลักซ์ส่องสว่าง luminous flux Φv ลูเมน lmlmcd·sr ฟลักซ์การแผ่รังสีที่ถ่วงน้ำหนักด้วยค่าประสิทธิภาพการส่องสว่าง
ความเข้มของการส่องสว่าง luminous intensity Iv แคนเดลา cdcdlm/sr ฟลักซ์ส่องสว่างต่อหน่วยมุมตัน
ความสว่าง luminance Lv แคนเดลาต่อตารางเมตร cd/m2 ฟลักซ์ส่องสว่างต่อหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยมุมตัน
หน่วยบางครั้งก็เรียกว่า nit
ความส่องสว่าง illuminance Ev ลักซ์ lxlx= lm/m2cd·sr/m2 ฟลักซ์ส่องสว่างต่อหน่วยพื้นที่
ประสิทธิภาพการส่องสว่าง luminous efficacy η ลูเมนต่อวัตต์ lm/Wcd·sr/W อัตราส่วนระหว่างฟลักซ์การส่องสว่างกับฟลักซ์การแผ่รังสี
พลังงานส่องสว่าง luminous energy Qv ลูเมน·วินาที lm·s บางครั้งก็ใช้หน่วยที่เรียกว่า talbot

อ้างอิง

[แก้]
  1. Bass, Michael, บ.ก. (1995). Handbook of Optics: Volume II – Devices, Measurements and Properties (2nd ed.). McGraw-Hill. pp. 24-40–24-47. ISBN 978-0-07-047974-6.
  2. [1]
  3. [2]
  4. [3]