CORSO DI FISICA TECNICA 2 AA 2013/14 ILLUMINOTECNICA Lezione n° 2: Grandezze fotometriche fondamentali 2 Ing. Oreste Boccia 1 ILLUMINAMENTO Effetto prodotto dal flusso luminoso sulla superficie illuminata S Grandezza puntuale: varia punto per punto Si definisce una dS nell’intorno del punto P sulla quale l’illuminamento si può considerare uniforme df d dS lm 1lux 1 2 m E Si misura in lux dS P che corrisponde all’illuminamento uniforme di una superficie di 1 m2 sottoposta al flusso di 1 lm. Valori di riferimento per l’illuminamento: d E dS E dS S Nel caso particolare in cui si possa considerare E uniforme sull’intera superficie S, allora si può scrivere: E dS E S E S S Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA 2 AA 2013/14 LEGGE dell’INVERSO DEL QUADRATO DELLA DISTANZA Incidenza perpendicolare S dw d I S: sorgente puntiforme; I: intensità luminosa nella generica direzione (cd); dw: angolo solido (sr) nell’intorno della direzione di emissione; d: distanza tra sorgente e piano illuminato; df: flusso luminoso contenuto in dw; dS: superficie infinitesima sottesa da dw perpendicolarmente alla direzione di emissione dS d 2 dw dw dS E I d d 2 d E d2 dw dS d dS dS d2 E I d2 L’illuminamento prodotto da una sorgente puntiforme che emette con una intensità luminosa I in una certa direzione su una superficie piana perpendicolare alla direzione medesima è direttamente proporzionale al valore della intensità ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra la sorgente e la superficie considerata. 3 Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14 Incidenza obliqua su piano orizzontale E d I dw dS dS I S dS cos I d2 2 cos dS d L’illuminamento prodotto da una intensità luminosa I su un punto P di una superficie orizzontale con incidenza obliqua è direttamente proporzionale all’intensità luminosa per il coseno dell’angolo che definisce la direzione di vista ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra la sorgente ed il punto. d I dScos Incidenza obliqua su piano verticale dS sen I 2 I d I dw d E 2 sen dS dS dS d L’illuminamento prodotto da una intensità luminosa I su un punto P di una superficie verticale con incidenza obliqua è direttamente proporzionale all’intensità luminosa per il seno dell’angolo che definisce la direzione di vista ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra la sorgente ed il punto. P dS S d I P dSsen dS Note: • vale solo per sorgenti puntiformi • può essere usata per sorgenti non puntiformi solo se il punto ricevente è relativamente distante dalla sorgente 4 Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14 LUMINANZA Brillanza di una superficie illuminata o di una sorgente luminosa estesa. Dipende dalla quantità di flusso luminoso uscente e dalle dimensioni della superficie. A parità di flusso (riflesso o emesso) una superficie piccola appare più brillante di una di maggiori dimensioni. Per descrivere meglio tale sensazione si considera una fonte di luce (sorgente luminosa primaria) od una superficie illuminata (sorgente secondaria di luce) che emette una determinata intensità luminosa in una data direzione. Tale sorgente è caratterizzata da una luminanza definita come segue: “Luminanza” L è il rapporto tra l’intensità luminosa nella direzione di osservazione e la proiezione della superficie in oggetto perpendicolarmente alla direzione di vista. Si misura in cd/m2 = nit S Scos I0 I I L S cos Se la superficie S viene vista in direzione perpendicolare, si ha: 0 P I0 L0 S Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA P’ 5 AA 2013/14 Alcuni esempi di valori di luminanza: •Superficie del Sole: 109 cd/m2 •Faro di automobile (abbagliante): 107 cd/m2 •Cielo diurno a sud: 16000 cd/m2 •Foglio di carta bianco bene illuminato 100 cd/m2 •Minimo per visione fotopica: 3 cd/m2 •Illuminazione stradale: 1 cd/m2 •Cielo notturno con luna piena: 0,01 cd/m2 •Minimo per visione scotopica: 0,001 cd/m2 •Cielo notturno senza luna: 10-3 cd/m2 Illuminamento e luminanza: differenze • • illuminamento: misura l’apporto luminoso di una sorgente sulla superficie osservata luminanza: indica la sensazione di luminosità che la superficie trasmette all’occhio (ciò dipende dalle caratteristiche della superficie stessa). Se due superfici, una bianca e una nera, ricevono luce dalla stessa sorgente, supposta uniforme, equidistante e perpendicolare a esse, queste hanno il medesimo illuminamento, ma la sensazione luminosa (luminanza) recepita dall’occhio che le osserva è completamente diversa perché è diverso il modo in cui le superfici riflettono la luce che incide su di esse. 6 Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14 LEGGE di LAMBERT o del COSENO Superficie riflettente o emittente (sorgente riflessa o diretta) a luminanza uniforme, indipendente dalla direzione di vista: superficie lambertiana, da considerarsi perfettamente diffondente. Considerata una superficie lambertiana ed indicate, rispettivamente, con L0 e con La le luminanze in direzione perpendicolare e nella generica direzione di osservazione a, per quanto detto, si ha: L0 L I0 I S S cos I 0 S cos I S I I 0 cos L’intensità luminosa emessa da una superficie lambertiana (a luminanza indipendente dalla direzione di vista) nella generica direzione è proporzionale alla intensità in direzione perpendicolare I0 secondo il coseno dell’angolo formato dalle due direzioni. S Curva fotometrica semicircolare: la relazione scritta è quella esistente tra l’ipotenusa ed il cateto di un triangolo rettangolo ed ogni triangolo inscritto in una semicirconferenza è rettangolo I I0 7 Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14 Grandezze fotometriche Flusso luminoso: quantità di luce che una sorgente emette nello spazio. Illuminamento: misura la quantità di luce che colpisce una superficie. Intensità luminosa: quantità di luce emessa in una certa direzione Luminanza: quantità di luce che, partendo da una sorgente o da una superficie, colpisce l’occhio. 8 Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14
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