Somos seres humanos que vivimos dentro de la zona de radiación. Pero no podemos sentir toda la radiación con nuestros ojos. Nuestros ojos sólo pueden detectar aquellas radiaciones cuyas longitudes de onda están dentro del rango de 370 nm a 780 nm. Este rango se llama rango visible de longitud de onda. La radiación dentro de este rango visible de longitud de onda se denomina luz. Por lo tanto, la luz es una radiación electromagnética y la luz tiene un cierto rango de frecuencia o rango de longitudes de onda para ser observada por nuestros ojos.
Cada radiación tiene su propia energía. La luz tiene la energía para estimular nuestros ojos. La radiación electromagnética cuya longitud de onda es de más de 780 nm se llama radiación infrarroja y no estimula nuestros ojos, sino que estimula nuestro cuerpo en forma de calor. De nuevo la radiación electromagnética cuya longitud de onda es menor de 370 nm se llama rayo ultravioleta.
Hay otras radiaciones cuyas longitudes de onda son menores que las de la radiación ultravioleta, como las ondas de radio, los rayos X y las microondas. Tampoco podemos observar estas radiaciones ya que la longitud de onda de estas radiaciones es inferior a 370 nm. Aunque todavía podemos interactuar con estas radiaciones de otras maneras, por ejemplo, utilizando un El tubo de Klystron para producir energía de microondas, o una radio para enviar ondas de radio.
Dentro del rango visible de la radiación, varias longitudes de onda sostienen los diversos colores. El rango de 597 577 nm mantiene el amarillo que está en el medio del rango de longitudes de onda visible.
¿Qué es la fotometría?
La fotometría es un proceso de medición Luz correlacionando la sensación visual de un observador humano estándar. El observador estándar o el observador humano estándar tiene una sensación visual que es el promedio de la de cientos de personas aptas para la vista.
Ya se ha dicho que los ojos humanos sanos son sensibles al rango visual de las longitudes de onda de las ondas electromagnéticas. Pero también es cierto que los ojos humanos no son igualmente sensibles a todas las longitudes de onda de las ondas electromagnéticas dentro del rango visual. Para algunas longitudes de onda, los ojos son más sensibles y para otras son menos sensibles.
Además, esta sensibilidad de los ojos para la misma longitud de onda de color también puede variar con la intensidad de la luz. Eso significa que la sensibilidad visual de un color de la longitud de onda particular puede ser diferente en la luz brillante y en la luz tenue. Dependiendo del brillo de la luz hay tres tipos diferentes de visión humana.
- Visión fotópica Donde los altos niveles de luminosidad adaptan los ojos.
- Visión escotópica Donde los bajos niveles de luminosidad adaptan los ojos.
- Visión mesópica Donde los niveles intermedios de luminancia adaptan los ojos.
En la visión fotópica, la sensibilidad de los ojos comienza a aumentar a partir de 380 nm y aumenta a medida que la longitud de onda de la luz se incrementa. En la longitud de onda de 560 nm, la sensibilidad de la visión fotópica alcanza su pico y luego comienza a disminuir con un mayor aumento de la longitud de onda. La longitud de onda de 560 nm corresponde al color amarillo verdoso y es el color más llamativo de la luz brillante.
La visión fotópica termina en la longitud de onda de 780 nm. La relación entre la sensibilidad visual y la longitud de onda de la luz no es lineal. Por lo tanto, la sensibilidad visual humana a la luz puede expresarse como una función no lineal de la longitud de onda V(). La función V() se conoce como función de sensibilidad espectral relativa, que se define como la relación entre el estímulo óptico percibido y la potencia radiante incidente en función de la longitud de onda.
En la visión escopótica (visión en luz tenue), el gráfico de relación entre la sensibilidad visual y la longitud de onda de la luz es más o menos similar al de la visión fotópica, pero el pico de la curva sólo se desplaza a la longitud de onda de 507 nm, que corresponde al color verde azulado. Esto significa que en la visión escotópica (visión en luz tenue) los ojos humanos tienen la máxima sensación visual al color verde azulado.
La relación entre la sensibilidad visual y la longitud de onda en la visión escotópica se expresa como otra función V(). Por lo tanto, el gráfico anterior muestra dos funciones. V() es para la visión fotópica (visión en luz brillante) y V() para la visión escotópica (visión en luz tenue). Ambas funciones nos permiten derivar la cantidad fotométrica. Dos gráficos tienen un punto de corte transversal a 555 nm. El color correspondiente a esta longitud de onda es igualmente sensible para la visión fotópica y escotópica.
¿Qué es la radiometría?
Para relacionar la cantidad radiométrica con la cantidad fotométrica, tenemos que ir a la radiación de cuerpo negro. Como experimento práctico, se ha establecido la relación entre fotométrica y radiométrica. Se ha visto que a una temperatura de 2042 K el cuerpo negro da una luminancia de 60 cd/cm². Como el cuerpo negro es un difusor perfecto, tiene una salida luminosa de 60 lm/cm² a esa temperatura. Si trazamos la densidad de potencia espectral del cuerpo negro (cantidad radiométrica) obtendremos un gráfico para la radiación de 2042 K y multiplicamos la eficacia luminosa espectral (V()) con esta curva longitud de onda por la longitud de onda para la conversión de la cantidad radiométrica a la fotométrica. El resultado multiplicado da la nueva curva de área 0,27598 lumen Watt/sq cm.
NB: La cantidad radiométrica da W/cm², pero cuando se multiplica con la eficacia luminosa espectral entonces la unidad será lumen Watt/cm², que es equivalente a la salida luminosa en fotometría]
Así que, ahora iguala 60 lm/cm² a 0,27598 lúmenes por vatio/cm², obtenemos 60/0,27598 = 683 lúmenes por vatio. Por lo tanto, una constante Km se toma que es igual a 683 lúmenes por vatio en cada proceso de conversión.
Como calculamos Km de manera discreta, podemos escribir la ecuación de conversión como,
¿Dónde, Xv es cualquier cantidad en la fotometría y Xe, cualquier cantidad en radiometría.
En forma continua,
Es el proceso de medir la radiación real por medio de un dispositivo físico. Ahora podemos definir la densidad espectral de una cantidad radiométrica que tiene el símbolo X como
Donde, subíndice e para la cantidad de energía. X puede ser flujo…la energía, la irradiación o la intensidad. La cantidad fotométrica correspondiente a una cantidad radiométrica se obtiene de
Esta ecuación está escrita sólo para la visión fotópica. Pero para la visión escotópica sobre la ecuación puede ser escrita como
Km y Km son constantes de proporcionalidad. Estas constantes pueden definirse junto con las respectivas funciones V().
