La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Unità di misura1 Potenza ed energia. Ciò che importa in una sorgente di radiazione non è tanto lenergia totale che la sorgente è in grado di emettere,

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Unità di misura1 Potenza ed energia. Ciò che importa in una sorgente di radiazione non è tanto lenergia totale che la sorgente è in grado di emettere,"— Transcript della presentazione:

1 Unità di misura1 Potenza ed energia. Ciò che importa in una sorgente di radiazione non è tanto lenergia totale che la sorgente è in grado di emettere, ma lenergia che emette in un certo tempo a questa grandezza si dà il nome di potenza e la sua unità di misura è il watt (simbolo W).

2 Unità di misura2 Energia Una sorgente che ha una potenza di 1W emette in un secondo un J. - Unaltra unità di misura dellenergia è il wattora (simbolo Wh), che è lenergia erogata in unora da un dispositivo della potenza di 1W; 1 Wh è equivalente a 3600 J = 3,6 kJ - il wattora è unità di misura dellenergia, non della potenza.

3 Unità di misura3 Quando conviene ragionare in termini di potenza e quando in termini di energia? - La potenza interessa se ciò che importa, come nel caso della lampadina, è lenergia che viene erogata istantaneamente: una lampadina da 60 W è in grado di erogare 60 J in 1 s, se invece impiegasse 10 s, darebbe una intensità di luce molto minore, pari a quella di una lampadina da 6W. - Lenergia è importante se si vuole valutare il totale di energia erogata, ad esempio quando si valutano i consumi energetici.

4 Unità di misura4 Grandezze e unità in ottica RADIOMETRIA Grandezze legate alla energia FOTOMETRIA Grandezze legate alla vista

5 Unità di misura5 Radiometria La radiometria studia il trasferimento di energia radiante tramite un insieme di grandezze fisiche

6 Unità di misura6 Valori radiometrici totali Possiamo distinguere in grandezze radiometriche totali e grandezze radiometriche spettrali. Sovente nelle misure e applicazioni industriali si usano piuttosto i valori totali in cui si considera la quantità di energia a prescindere dalla lunghezza donda. Le grandezze spettrali invece sono funzioni della lunghezza donda. Le grandezze totali perdono una dimensione m -1 Es.: Radianza spettrale L e ( ) [Watt sr -1 m -3 ] Radianza [Watt sr -1 m -2 ]

7 Unità di misura7 Valori radiometrici totali Significato grafico del valore totale L e (λ) N.B. Si perde linformazione cromatica!!!

8 Unità di misura8 Angoli Angolo piano: è il rapporto tra la lunghezza dellarco sotteso da due raggi ed il raggio della circonferenza:

9 Unità di misura9 Langolo solido Langolo solido ω è una regione conica di spazio ed è definito dal rapporto tra larea della superficie A racchiusa sulla sfera ed il quadrato del raggio r 2 della stessa Si misura in steradianti [sr]

10 Unità di misura10 Angolo piano Il cerchio ha radianti Angolo solido La sfera ha steradianti

11 Unità di misura11 Energia radiante Flusso radiante Intensità radiante Radianza

12 Unità di misura12 Energia radiante: è l'energia totale emessa da una sorgente, Q e. Si misura in Joule (J). Energia radiante spettrale: Q e (λ) [Joule m -1 ] Tutte le grandezze spettrali hanno in più una dimensione m -1 Grandezze radiometriche

13 Unità di misura13 Flusso radiante (potenza radiante): è l'energia irraggiata da una sorgente per unità di tempo. Se Q rappresenta l'energia allora: L'unità di misura del flusso e è il Watt (W) Flusso radiante spettrale: [Watt m -1 ] Grandezze radiometriche

14 14 Flusso (potenza) radiante Se il flusso è lo stesso in tutte le direzioni, la sorgente è isotropa. Certe sorgenti emettono diversamente in diverse direzioni, in altre sorgenti il flusso radiante può essere convogliato in una direzione preferenziale mediante delle ottiche opportune (come nei fari di unauto). Il flusso radiante ha però un valore che è caratteristico della sorgente e dipende solo dalla potenza erogata, non dalla sua distribuzione spaziale.

15 15 Intensità radiante: è il flusso radiante per unità di angolo solido in una data direzione, considerando la sorgente come origine delle coordinate: Si misura in W/sr. Intensità radiante spettrale: [Watt /sr m] Grandezze radiometriche

16 16 Grandezze radiometriche Radianza [Watt sr -1 m -3 ] E' la quantità di energia emessa da una superficie nellunità di tempo (= Flusso Radiante) per unità di angolo solido (= Intensità radiante) e per unità di superficie: – dA area della sorgente emittente – cosӨ dipende dallangolo che la sorgente ha rispetto al ricettore – dω dipende dalla dimensione del ricettore (pupilla, sensore) e dalla distanza

17 Unità di misura17 Energia radiante Flusso radiante Intensità radiante Radianza Q e (λ)

18 Unità di misura18 Grandezze radiometriche Irradianza: è definita come il flusso radiante per superficie di rivelazione unitaria si misura in W/m 2. LIrradianza che cade su una superficie varia con il coseno dellangolo di incidenza Irradianza spettrale

19 Unità di misura19 Irradianza

20 Unità di misura20 Grandezze e unità in ottica RADIOMETRIA Grandezze legate alla energia FOTOMETRIA Grandezze legate alla vista

21 Unità di misura21 Fotometria Una radiazione e.m. come viene percepita da un osservatore umano? La valutazione visiva di uno stimolo radiometrico è oggetto della fotometria. Locchio non ha la stessa sensibilità a tutte le lunghezze donda, e la sensibilità dipende anche dallintensità della radiazione:

22 Unità di misura22 The Human Eye

23 23 The Human Retina rods cones light bipolar ganglion horizontal amacrine

24 Unità di misura24

25 Unità di misura25 Coni Alti livelli di illuminazione (Visione fotopica) Meno sensibili dei bastoncelli. 5 milioni di coni in ciascun occhio. La densità diminuisce con la distanza dalla fovea.

26 Unità di misura26 3 Tipi di Coni coni L, più sensibili alla luce rossa (610 nm) coni M, più sensibili alla luce verde (560 nm) coni S, più sensibili alla luce blu (430 nm)

27 Unità di misura27 - in condizioni di alta intensità si ha il regime fotopico: la luce è percepita principalmente dai coni al centro della retina, la sensibilità relativa V( ) è data dalla curva T della figura e ha il massimo a 555 nm; -in condizioni di bassa intensità si ha il regime scotopico: la luce è percepita principalmente dai bastoncelli al bordo della retina, la sensibilità relativa è data dalla curva N della figura e ha il massimo a 507 nm

28 Unità di misura28 - in condizioni di alta intensità si ha il regime fotopico: la luce è percepita principalmente dai coni al centro della retina, la sensibilità relativa V(l) è data dalla curva T della figura e ha il massimo a 555 nm; - in condizioni di bassa intensità si ha il regime scotopico: la luce è percepita principalmente dai bastoncelli al bordo della retina, la sensibilità relativa è data dalla curva N della figura e ha il massimo a 507 nm

29 Unità di misura29 Fotometria La funzione di efficacia luminosa spettrale K(λ) valuta la sensibilità alle radiazioni e.m. dell osservatore umano medio. K(λ) è stata misurata sperimentalmente nel 1924 dalla Commission International de lEclairage (CIE) su un campione di soggetti umani e ottenuta come media dei valori rilevati

30 Unità di misura30 La funzione K( ) deriva dalla diversa efficienza con cui gli occhi rivelano i colori

31 Unità di misura31

32 Unità di misura32

33 Unità di misura33 Fotometria Efficacia luminosa spettrale K(λ)=K m V( ) : dove K m è una costante di proporzionalità pari a 683 lm/W e V( ) è la funzione di risposta spettrale dellocchio umano in regime fotopico – max sensibilità: GIALLO – min sensibilità: BLU, ROSSO

34 Unità di misura34 Fotometria Ad ogni grandezza radiometrica corrisponde una grandezza fotometrica pesata dalla efficacia luminosa spettrale K(λ). Essendo K(λ) uguale a zero al di fuori del campo visivo (380÷780 nm) ne consegue che le grandezze fotometriche hanno senso solo tra 380 e 780 nm Per convenzione si usa il pedice v (visivo) invece del pedice e (energetico) della radiometria

35 Unità di misura35 Flusso luminoso È la parte del flusso di radiazione che è visibile. Si ottiene moltiplicando lo spettro di energia irradiata per la curva di sensibilità dellocchio, cioè per la funzione K(λ). lm (lumen) Solo una piccola parte del flusso irradiato da una sorgente calda è visibile.

36 Unità di misura36 Il flusso luminoso, si misura in lumen, dove 1 lumen equivale al flusso luminoso rilevabile in un angolo solido di 1 steradiante emesso da una sorgente puntiforme ideale con intensità luminosa di 1 candela.lumensteradianteintensità luminosacandela In tali condizioni una sorgente luminosa avente 1 watt (luminoso) di potenza emette un flusso di 683 lumen.wattpotenzalumen

37 Unità di misura37 Nella figura a sinistra si osserva lo spettro irradiato da una lampada con temperatura di colore di 3500 K. La frazione di flusso nel visibile è circa il 3%, perché la maggior parte dellenergia finisce nellIR. Con una lampada di questo tipo, per ogni 100 W di potenza irradiata, si hanno solo 3W di potenza visibile. Nella figura a destra, ad esempio, si osserva lo spettro irradiato dal Sole e filtrato dallatmosfera terrestre (temperatura di colore 5500 K). La frazione di flusso nel visibile è circa il 13%.

38 Unità di misura38 Fotometria Le altre grandezze si ottengono in modo analogo: Intensità radiante Intensità luminosa I v [cd] Irradianza Illuminamento E v [lux] Uscita radiante Uscita luminosa M v [lux] Radianza Luminanza L v [cd/m 2 ]

39 Unità di misura39 intensità luminosa Una candela è definita pari all intensità luminosa di una sorgente che emette, in una data direzione, una radiazione monocromatica di frequenza pari a 540×10 12 hertz (lunghezza d'onda nel vuoto 555 nm) e che ha intensità radiante in quella direzione di 1/683 watt /steradiante. È la grandezza corrispondente nel visibile allintensità di radiazione, cioè è il flusso luminoso emesso in un angolo solido pari a 1 sr. La unità di misura della intensità luminosa è la candela (simbolo cd): 1 cd è un flusso luminoso di 1 lm emesso in un angolo solido di 1 steradiante. La candela (simbolo cd) è una delle sette unità di misura base del Sistema Internazionale di unità di misura: inizialmente esisteva effettivamente una candela campione, ora è lintensità di luce emessa in direzione perpendicolare da una superficie che è 1/60 cm 2 alla temperatura di fusione del platino (2042 K).

40 Unità di misura40 i i

41 41 Luminanza È il flusso luminoso emesso da una superficie di area unitaria (1 m 2 ) della sorgente entro un angolo solido di 1 sr in direzione perpendicolare alla superficie. È importante per le sorgenti estese, perché dà unidea di quanto concentrata è la sorgente. Si misura in cd/m 2 (NIT). Tipiche luminanze Sole 10 9 cd/m 2 Faro di automobile (abbagliante) 10 7 cd/m 2 Strada nel sole di mezzogiorno 10 5 cd/m 2 Cielo diurno 10 4 ¸10 6 cd/m 2 Lampada fluorescente 10 3 ¸10 5 cd/m 2 Luna piena 10 3 ¸10 4 cd/m 2 Minimo per visione fotopica 10 cd/m 2 Minimo per visione scotopica 0,01 cd/m 2 Illuminazione stradale 1 cd/m 2 Cielo notturno con luna piena 0,01 cd/m 2 Cielo notturno senza luna ¸10 -3 cd/m 2

42 Unità di misura42 Illuminamento È il flusso luminoso che incide su una superficie di area unitaria (1 m 2 ) in direzione perpendicolare. La sua unità di misura è il lux (simbolo lx ), che è il flusso luminoso intercettato da una superficie di 1 m 2 posta a distanza di 1m in direzione perpendicolare da una sorgente che emette con lintensità di 1 candela. 1 lux = 1 lumen / m 2 Dimensionalmente si ha: lx = [cd sr/m 2 ] Uno stesso flusso luminoso (espresso in lumen) produce un diverso illuminamento in funzione dell'area che illumina: 1 lumen su un metro quadro da un illuminamento di 1 lux, mentre lo stesso lumen su 10 metri quadri da 0,1 lux. È un parametro importante nel settore fotografico e cinematografico, poiché influisce sulla luminosità e qualità delle immagini. Per misurare l'illuminamento si utilizza il luxmetro. In fotografia si utilizza un luxmetro in grado di valutare l'illuminamento in rapporto al tempo di esposizione ed il tipo di pellicola, chiamato esposimetro.

43 Unità di misura43. Alcuni dati di illuminamento per dare un'idea di quanto vale un lux Luce solare a mezzogiorno (medie latitudini) 10 5 lx Flash fotografico a 2 m di distanza 10 4 lx ufficio illuminato ( secondo l'attuale normativa europea Uni En 12464) 500 Lx Giorno nuvoloso (allaperto) 10 3 lx Illuminazione necessaria per leggere 100 lx Luna piena 0,2 lx Notte senza luna lx Negli Stati Uniti è ancora usata a volte una vecchia unità di illuminamento che non fa parte del sistema SI: la footcandle (letteralmente "piede-candela").Stati Unitifootcandle Si ha : 1 footcandle = 10,76 lux, 1 lux = 0,0929 footcandle. Differenza tra lux e lumen Lux e lumen sono due diverse misure del flusso luminoso, ma mentre il lumen è una misura assoluta della "quantità di luce", il lux è una misura relativa ad un area. Così 1 lumen su un'area di 1 m 2 corrisponde ad 1 lux, mentre lo stesso lumen concentrato in 1 cm 2 corrisponde a lux.

44 Unità di misura44 Riflettanza Trasmittanza Fotometria Ancora due unità

45 Unità di misura45 Riflettanza E' il rapporto tra Flusso Radiante riflesso e Flusso Radiante incidente ed è indicato con (Riflettanza)=P riflesso/P incidente Varia rapidamente con la differenza fra gli indici di rifrazione, ha il valore minimo per incidenza perpendicolare dato dalla relazione : Per incidenza non perpendicolare la riflettanza aumenta con langolo e tende a 1 per incidenza 90°, se n n.

46 Unità di misura46 Lassorbimento Lassorbimento a è il flusso luminoso che viene assorbito dal mezzo a causa di impurezze naturali oppure introdotte ad hoc (atomi di metalli pesanti come Ag) come nelle lenti filtranti. Lassorbimento normale è - proporzionale allo spessore del materiale attraversato, - proporzionale alla concentrazione di impurezze - abbastanza uniforme su tutte le lunghezze donda del visibile (per mantenere i colori naturali) In certe lenti lassorbimento è ottenuto con uno strato filtrante incollato sulla lente. Casi particolari: - lenti fotocromatiche: lassorbimento è indotto e mantenuto dalla luce stessa; - filtri polarizzanti: lassorbimento dipende dallangolo fra la direzione di polarizzazione del filtro e leventuale direzione di polarizzazione della luce.

47 Unità di misura47 Trasmittanza E' il rapporto tra il Flusso Radiante trasmesso ed il Flusso Radiante incidente ed è definito dalla: La trasmittanza è pari a = a

48 Unità di misura48


Scaricare ppt "Unità di misura1 Potenza ed energia. Ciò che importa in una sorgente di radiazione non è tanto lenergia totale che la sorgente è in grado di emettere,"

Presentazioni simili


Annunci Google