OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

Átírás

1 OPTIKA Dr. Seres István

2 Segédmennyiségek: Síkszög: ívhossz/sugár Kör középponti szöge: 2 (radián) Térszög: terület/sugár a négyzeten sr A 2 r (szteradián = sr) i r Gömb középponti térszöge: 4 (szteradián) r i Seres István 2

3 Segédmennyiségek: Egy da elemi felülethez tartozó térszög: da cos d 2 r da r d da cos Seres István 3

4 Áttekintés: Radiometriai mennyiség Egység i mennyiség Egység Sugárzott teljesítmény (Φ e ) W Fényáram (Φ v ) lm Sugárerősség (I e ) W sr -1 Fényerősség (I v ) cd Besugárzott felületi teljesítmény (E e ) (teljesítmény sűrűség) W m -2 Megvilágítás (E v ) lx Sugársűrűség (L e ) W m -2 sr -1 Fénysűrűség (L v ) cd m-2 Seres István 4

5 Fényáram (fényteljesítmény) Emberi szem érzékenységi maximum: 555 nm Energia: 1 watt Fényáram: 683 lumen Maximális spektrális fényhasznosítás K m 683 lumen watt Szem spektrális érzékenysége (láthatósági függvény) Seres István 5

6 Fényáram (fényteljesítmény) láthatósági függvény hullámhossz (nm) Seres István 6 (nm) V

7 Fényáram (fényteljesítmény) Időegység alatt kibocsátott energia: e Km dw lm /lume n/ dt 2 1 e V ( ) d : sugárzott _ spektrális _ teljesítmény V ( ) : láthatósági _ függvény Km: max imális _ spektrális _ fényhasznosítás,(683lm W 1 ) Seres István 7

8 Fényáram (fényteljesítmény) Időegység alatt kibocsátott energia: lm /lume n/ Seres István 8

9 Fényerősség I I d d lumen szteradián Ahol: d a fényáram d a térszög cd candella A kandela annak az 540 THz (λ = ~555 nm) frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrásnak adott irányban kibocsátott fényerőssége, amelynek sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/Sr Seres István 9

10 Megvilágítás: felületegységre eső fényáram E d da E lx /lux/ Seres István 10

11 Fénysűrűség Egységnyi térszögre eső megvilágítás L E L cd m 2 Seres István 11

12 Fénysűrűség Seres István 12

13 Fényhasznosítás P lm W lumen watt Seres István 13

14 Fotométerek Megvilágításmérőkkel kapcsolatos alapvető követelmények 1. Érzékelőjük spektrális érzékenysége feleljen meg a V(λ) Legolcsóbb, legegyszerűbb Se fényelem A fényforrással (2858 K-es izzólámpa) kalibrálva Más spektrális összetételű sugárzók esetén korrekciós szorzókat kell alkalmazni (e nélkül %-os mérési hiba is lehet) 2. Fotoáram és megvilágítás kapcsolata legyen lineáris (rövidzár üzemmód) 3. A ferdén beeső fényt a beesési irány szögének koszinuszával arányosan értékelje Seres István 14

15 Fotométerek Szubjektív fotometria fotocella félvezető dióda Seres István 15

16 Szubjektív fotometria Hefner-Alteneck-től szerkesztett lámpa, melyben amilacetát (ecetsavas amiléter) ég és amelynek világító erejét a fotometriában fényegységül használják. A lámpának hengeralaku, 8 mm. átmérőjü tömör bele van, melynek állását a lámpának legalább is már 10 percig tartó égése után akként kell szabályozni, hogy a bélcső szélétől a láng csúcsáig számított lángmagasság 40 mm legyen. Az így meghatározott láng világító ereje fényegységül szolgál. Seres István 16

17 Szubjektív fotometria Seres István 17

18 Szubjektív fotometria Bunsen fotométer: Elölről és hátulról egyidejűleg megvilágított zsírfoltos lap. Összehasonlító mérés Weber-féle fotométer Seres István 18

19 Fotocella Seres István 19

20 Fotodióda Seres István 20

21 Fotodióda Seres István 21

22 Fotodióda Seres István 22

23 Optikai méret meghatározás Gyakorlati példán keresztül: Kökény méret változásának meghatározása szárítás közben optikai úton Seres István 23

24 Optikai méret meghatározás A kísérleti elrendezés camera webkamera Kökény szárítás előtt és után Seres István 24

25 Optikai méret meghatározás Színes szürkeárnyalatos konverzió Eredeti és szürkeárnyalatossá konvertált kép Seres István 25

26 Optikai méret meghatározás Hisztogram: az egyes szürkeség értékekkel rendelkező pixelek száma a képen Seres István 26

27 Optikai méret meghatározás Szegmentáció: a hisztogram alapján elkülönítjük a kökényhez tartozó (fekete) és a háttérhez tartozó (fehér) pixeleket Seres István 27

28 Optikai méret meghatározás Kontúrkeresés: a szegmentált kép alapján a határpontok (kontúr) azon pixelek, amelyeknek fehér és fekete pixel szomszédja is van Seres István 28

29 Optikai méret meghatározás Méret meghatározás: Egy egységnyi oldalú négyzettel az eljárást elvégezve tudható, hogy az egységnyi hossz hány pixelnek felel meg. Innét az átmérő, a kerület, és a látóirányra merőleges felület a pixelszámból meghatározható. Seres István 29

30 Köszönöm a figyelmet! Seres István 30