Lezione n° 2: Grandezze fotometriche fondamentali 1 CORSO DI FISICA TCNICA II AA 2009/10 ILLUMINOTECNICA Lezione n° 2: Grandezze fotometriche fondamentali 1 Prof. Paolo Zazzini zazzini@unich.it

FENOMENO DELLA VISIONE Determinato da fattori oggettivi: Intensità della radiazione incidente nell’occhio e soggettivi: Sensibilità dell’occhio alle radiazioni visibili CAPACITA’ VISIVE Le radiazioni incidenti sulla cornea vengono rifratte verso la RETINA dove si trovano i fotoricettori concentrati nella FOVEA La lente elastica retrostante (CRISTALLINO) modifica il raggio di curvatura mettendo a fuoco l’immagine La radiazione visiva incide sulla CORNEA (membrana trasparente) Sulla retina si produce una immagine rovesciata che viene inviata al cervello dove viene raddrizzata Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10

I BASTONCELLI (120 x 106) più numerosi e più sensibili I fotoricettori sono CONI e BASTONCELLI, 126 x 106 cellule nervose sensibili alla luce I BASTONCELLI (120 x 106) più numerosi e più sensibili Responsabili della visione notturna (SCOTOPICA) caratterizzata da valori molto bassi dell’energia luminosa I CONI (6 x 106) molto meno numerosi e meno sensibili Responsabili della visione diurna (FOTOPICA) caratterizzata da valori molto più elevati dell’energia luminosa I CONI sono di tre tipi: ROSSI, VERDI, BLUE detti colori primari fondamentali Ciascuna tipologia contiene fotopigmenti sensibili a diverse lunghezze d’onda La percezione dei colori è possibile solo con la visione FOTOPICA La ricezione dell’immagine da parte di coni e bastoncelli avviene per scomposizione chimica in conseguenza della quale impulsi nervosi vengono inviati al cervello I centri encefalici preposti decodificano il messaggio ricevuto interpretandolo e raddrizzando l’immagine Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10

Sensibilità dell’occhio funzione della lunghezza d’onda L’occhio umano è sensibile alla potenza radiante entrante e non all’energia come una pellicola fotografica Un fascio luminoso entrante su una pellicola la impressiona in funzione dell’apertura dell’obiettivo e del tempo di esposizione (energia) Al contrario l’occhio rimane costantemente allo stesso grado di sensibilità che ha all’istante iniziale della percezione visiva Sensibilità dell’occhio funzione della lunghezza d’onda QUALITATIVA: consente di distinguere le tonalità cromatiche delle varie radiazioni QUANTITATIVA: comporta una reazione più o meno intensa alle varie lunghezze d’onda Per avere la stessa sensazione visiva sono necessarie potenze radianti diverse alle incidente La sensibilità è MASSIMA al centro dello spettro (555 nm in visione fotopica e 510 nm in visione scotopica ) e minima ai lati 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 l(mm) v(l) 0.51 0.55 Fotopica Scotopica VISIBILITA’ V(l) Massima al centro e minima ai lati serve a misurare la capacità visiva dell’occhio Coefficiente di VISIBILITA’ v(l) = V(l) /Vmax Varia da 0 (a 380 e 780 nm) a 1 (al centro dello spettro) Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10

FLUSSO LUMINOSO Potenza radiante emessa da una sorgente pesata con la curva di visibilità per tenere conto della risposta dell’occhio umano e della composizione spettrale della radiazione. Si misura in lumen (lm). con Flusso monocromatico emesso alla generica lunghezza d’onda l: Flusso monocromatico emesso per l = 555 nm v(l = 555 nm) = 1 Flusso con distribuzione continua della potenza radiante tra l1 e l2: Campo di emissione esteso all’intero campo di visibilità (380 ÷ 780 nm): Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10

INTENSITA’ LUMINOSA Determina la distribuzione spaziale del flusso luminoso nelle varie direzioni Hp: sorgente puntiforme “Intensità luminosa”: rapporto tra il flusso luminoso infinitesimo e l’angolo solido all’interno del quale tale flusso è contenuto nella generica direzione intorno alla sorgente stessa. Detta anche densità spaziale angolare del flusso luminoso. S dS r Si misura in lm/sr = candele (cd) Radiante (rad): angolo piano al centro di una circonferenza sotteso da un arco di lunghezza pari al raggio Steradiante (sr): angolo solido al centro di una sfera sotteso da una superficie di area paria r2 E’ utile per determinare le direzioni in cui la sorgente emette in modo prevalente ed individuare le superfici o porzioni di superfici illuminate in modo più accentuato Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10

SOLIDO FOTOMETRICO rappresentazione vettoriale delle intensità luminose nelle varie direzioni intorno alla sorgente - ripartizione spaziale del flusso luminoso. Solido fotometrico di una lampada ad incandescenza in coordinate polari Angolo: direzione di emissione; Lunghezza del raggio: valore dell’intensità in candele. CURVA FOTOMETRICA sezione piana del solido fotometrico Unica curva per sorgenti ad emissione assialsimmetrica Due o più curve in direzioni notevoli (es. longitudinale e trasversale) per sorgenti ad emissione asimmetrica Di solito la curva fotometrica fornisce valori in cd/klm poiché la stessa sorgente può ospitare lampade di diversa potenza che emettono un flusso diverso Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10

Emissione nell’intero spazio che circonda la sorgente: Calcolo del flusso emesso dalla sorgente in funzione dell’intensità luminosa: Emissione nell’intero spazio che circonda la sorgente: Intensità luminosa costante in tutte le direzioni nell’intero spazio intorno alla sorgente: Intensità luminosa costante in tutte le direzioni all’interno dell’angolo solido W: Da cui: il lumen può essere definito come il flusso luminoso emesso da una sorgente di intensità luminosa uniforme e unitaria in un angolo solido di 1 sr. Corso di Fisica Tecnica II – Prof. Paolo ZAZZINI AA 2009/10