Fotometrie
Fotometrické veličiny
V dalších úvahách předpokládáme bodový světelný zdroj, který vysílá světlo do všech směrů prostoru rovnoměrně.
Záření vysílané světelným zdrojem přenáší do prostoru zářivou energii. Podíl zářivé energie W procházející zvolenou plochou S za čas t, a tohoto času se nazývá zářivý tok.
Jeho jednotkou je watt. Zářivý tok vystupující z plochy zdroje o obsahu 1 m2 se označuje jako intenzita vyzařování, její jednotkou je W.m-2.
Tyto veličiny popisují zdroj pomocí celkové zářivé energie vysílané zdrojem. Z celkové zářivé energie se však pro zrakový vjem uplatňuje pouze část, světelná energie, přenášená viditelným zářením, světlem. Proto zavádíme fotometrické veličiny a příslušné jednotky.
Světelný zdroj charakterizuje veličina zvaná svítivost zdroje I. Její jednotkou je kandela (značka cd), která je jednou ze základních jednotek soustavy SI.
Světelnou energii procházející určitou plochou za dobu 1
s charakterizuje světelný tok 
.
Jednotkou světelného toku je lumen (značka lm). Lumen je definován jako světelný tok vyzařovaný bodovým zdrojem o svítivosti 1 cd do prostorového úhlu o velikosti 1 steradiánu. Steradián (sr) je velikost prostorového úhlu, který na kulové ploše o poloměru 1 m vymezuje plochu obsahu 1 m2.
Představme si zdroj o svítivosti 1 cd ve středu duté koule.
Velikost plného prostorového úhlu je 
sr, a proto celé
kulové ploše odpovídá světelný tok lm. Je-li svítivost
zdroje I, pak je celkový světelný tok zdroje
.
Světlo dopadající na plochu vyvolá osvětlení E této
plochy. Tato veličina je definována jako podíl části světelného toku 
a obsahu této plochy 
, jestliže světlo dopadá na plochu kolmo. Tedy
.
Jednotkou osvětlení je lux (lx). Plocha má osvětlení jednoho luxu, dopadá-li na každý m2 plochy kolmo rovnoměrně rozložený světelný tok 1 lumenu.
Má-li koule popsaná v předchozím textu poloměr 1 m, pak platí pro osvětlení její plochy
, tedy
.
Vnitřní plocha koule má osvětlení jednoho luxu.
Pro osvětlení E ve vzdálenosti r od zdroje o svítivosti I tedy v případě kolmého dopadu světla vztah
.
Dopadá-li světlo pod úhlem 
(vzhledem ke kolmici
dopadu), pak platí
Technika a hygiena osvětlování
Snaha získat a užívat světelné zdroje pro osvětlování je již tisíciletá. Člověk používal ohně, louče, svíčky, petrolejové lampy apod. Technické metody se uplatňují od prvního použití žárovky, kterou v roce 1879 zkonstruoval Thomas Alva Edison (1847 – 1931).
Žárovky používáme pro osvětlování i dodnes, v mnoha případech je však nahrazujeme energeticky výhodnějšími výbojkami.
Každý zdroj charakterizujeme nejen svítivostí, ale i světelnou účinností. Je to podíl celkového vyzářeného světelného toku a příkonu zdroje. Vzhledem k citlivosti lidského oka je energeticky nejvýhodnější zdroj světla žlutozelené barvy, který má teoretickou světelnou účinnost 680 lm.W-1. Žárovka vyzařuje převážně energii ve formě infračerveného záření, její světelná účinnost je 10 – 20 lm.W-1. Výbojka vyzařuje záření jiného spektrálního složení, více je zastoupeno záření s větší frekvencí. Je zdrojem tzv. studeného světla, její světelná účinnost je několikrát větší než u žárovky.
Výbojka nesvítí trvale, stokrát za sekundu zhasíná a rozsvěcí se. Tyto změny nepozorujeme, za normálních podmínek nepůsobí rušivě. Jestliže ale výbojka osvětluje pohybující se předměty, působí toto blikání některé optické klamy, například rotující předmět se může jevit jako klidný (stroboskopický efekt). Proto v dílnách a výrobních halách nelze výbojky používat samostatně, používají se v kombinaci se žárovkami.
Výbojky užíváme nejčastěji v exteriérech, např. pro veřejná prostranství, komunikace, sportoviště apod. Lze je použít i pro osvětlování vnitřních prostor domů, škol, dílen apod.
Přitom dodržujeme zásady správného osvětlování. Dodržujeme především předepsané hodnoty osvětlení.
Pro chodby a schodiště se doporučuje 20 lx, pro sklady 40 lx, pro běžné práce v dílnách 100 lx. Rýsování, mechanická práce vyžadují asi 200 lx, pro hodinářské opravy a rytecké práce je třeba až 1000 lx. Velké hodnoty osvětlení (2000 – 3000 lx) jsou potřeba pro filmová a televizní studia.
Měření osvětlení provádíme luxmetrem.
Energeticky výhodné je použití odrazných ploch, které soustřeďují světelný tok zdroje do menšího prostorového úhlu. Toto je princip reflektorů, automobilů, stínítek osvětlovacích těles apod.
Moderní svítidla jsou vyráběna z materiálů propouštějících světlo a jsou matná. Proto nevytvářejí ostré stíny, mají charakter plošného zdroje.
V interiérech se často používá nepřímé osvětlení, např. odrazem světla na stěnách nebo stropu. Pro vytvoření vhodných a příjemných podmínek osvětlení je výhodnější použít několika svítidel místo jednoho centrálního.
Vhodné osvětlení má kladný psychologický vliv na člověka pracujícího v daném prostředí. Špatné osvětlení naopak snižuje soustředění, pracovní výkonnost, rychle zvyšuje únavu. Důležitá je i otázka barevného řešení interiérů.
Extrémně nízké nebo vysoké hodnoty osvětlení nejsou pro oko vhodné. Způsobují brzy únavu a nervové vypětí. Zdravé oko vnímá předmět s osvětlením od 2.10-9 lx. Toto neminimální hodnota potřebná pro funkci tyčinek. Při ní ještě nevnímáme barvy, čípky potřebují osvětlení řádově podstatně větší. Osvětlení Měsícem při úplňku je pro srovnání asi 0,2 lx. Rozsah osvětlení vnímaného okem je velký, od uváděné minimální hodnoty až po
100 000 lx, což je osvětlení povrchu Země za jasného slunného dne. Intenzívní osvětlení je oku nepříjemné a nebezpečné, při něm používáme ochranné brýle s tmavými skly.
Dodržování zásad správného osvětlování i hygienických a bezpečnostních předpisů jsou opatření patřící k důležitým zásadám lidských činností na pracovištích i doma.