Fotometría (óptica)

En óptica, a fotometría é a parte desta ciencia que se encarga da medida da luz, como o brillo percibido polo ollo humano. É dicir, estuda a capacidade que ten a radiación electromagnética, comprendida no espectro visíbel, de estimular o sistema visual. Fotometría e radiometría
Non debe confundirse coa radiometría, que estuda a enerxía da radiación electromagnética, pero baséase nela, dado que a luz visíbel é un caso particular. Polo demais, os conceptos e as cantidades da fotometría son homólogas aos da radiometría.
Os campos de aplicación da fotometría son a iluminación, a arquitectura, a fotografía, os medios audiovisuais, a espectroscopia e a espectrofotometría etc. O ollo humano e a fotometría
O ollo humano non ten a mesma sensibilidadr para todas as lonxitudes de onda que forman o espectro visíbel. A fotometría introduce este feito ponderando as diferentes magnitudes radiométricas medidas para cada lonxitude de onda por un factor que representa a sensibilidade do ollo para esa lonxitude.
A función que introduce estes fractores denomínase función de luminosidade ou función de eficiencia luminosa relativa dun ollo modelo, que se adoita notar como V λ {\displaystyle \scriptstyle {V_{\lambda }}}, V ( λ ) {\displaystyle \scriptstyle {V(\lambda )}} ou y ¯ ( λ ) {\displaystyle \scriptstyle {{\bar {y}}(\lambda )}} (este modelo ou observador estándar é moi similar aos da colorimetría).
Esta función é diferente dependendo de que o ollo se encontre adaptado a condicións de boa iluminación (visión fotópica) ou de mala (visión escotópica). Así, en condicións fotópicas, a curva alcanza o seu pico para 555 nm, mentres que en condicións escotópicas o fai para 507 nm. Relación coa radiometría
Considérese, por exemplo, a magnitude radiométrica da enerxía radiante, Q e {\displaystyle \scriptstyle {Q_{e}}}, que describe a enerxía total medida por un detector "físico" ante a presenza de radiación eletromagnética. Interesa obter unha medida da enerxía que sería percibida por un ollo humano: cantidade de luz, Q V {\displaystyle \scriptstyle {Q_{V}}}. Para iso, habería que coñecer a enerxía radiante correspondente a cada lonxitude de onda, multiplicar polos valores correspondentes da función de luminosidade e integrar a todas as lonxitudes de onda: Q V
K ∫ v i s i b l e Q E ( λ ) V ( λ ) d λ {\displaystyle Q_{V}
K\int _{visible}^{\ }Q_{E}(\lambda )V(\lambda )\, d\lambda } A enerxía radiante espectral, Q E ( λ ) {\displaystyle \scriptstyle {Q_{E}(\lambda )}}, mídese no Sistema Internacional en unidades de J/m. En cambio, Q V {\displaystyle \scriptstyle {Q_{V}}} mídese en lm·s. A constante K toma o valor de 683 lm/W en condicións fotópicas e de 1700 lm/W para condicións escotópicas.
Eficacia luminosa
A eficacia luminosa dunha radiación defínese como o cociente entre unha magnitude fotométrica, por exemplo Q V {\displaystyle \scriptstyle {Q_{V}}}, e a correspondente magnitude radiométrica, neste caso Q E {\displaystyle \scriptstyle {Q_{E}}}. Así: K r
Q V Q E
K ∫ v i s i b l e Q E ( λ ) V ( λ ) d λ ∫ 0 ∞ Q E ( λ ) d λ ( l m W ) {\displaystyle K_{r}
{\frac {Q_{V}}{Q_{E}}}
K{\frac {\int _{visible}^{\ }Q_{E}(\lambda )V(\lambda )\, d\lambda }{\int _{0}^{\infty \ }\ Q_{E}(\lambda )\, d\lambda }}\left({\frac {lm}{W}}\right)} Por exemplo, a eficacia luminosa dun láser infravermello sería igual a 0 lm/W, mentres que a de luz monocromática a 555 nm sería de 683 lm/W (para este caso, K r
K {\displaystyle \scriptstyle {K_{r}
K}} ). Principais magnitudes fotométricas
A seguinte táboa recolle as principais magnitudes fotométricas, a súa unidade de medida e a magnitude radiométrica asociada: A candela é unha unidade básica do SI. As restantes unidades fotométricas pódense derivar de unidades básicas.