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Misure: fotometria generale

di Emidio Frattaroli , pubblicato il 18 Marzo 2009 nel canale PROIETTORI

“Le numerose analisi tecniche su videoproiettori e display pubblicate su AV Magazine, a cui si aggiungeranno presto gli schermi per proiezione, si riferiscono in buona parte alle grandezze fotometriche classiche e alla loro applicazione nelle indagini effettuate sui vari prodotti.”

Radiometria: flusso radiante e intensità radiante

Torniamo ora alla fisica. La radiometria, che è alla base delle misure fotometriche, è la misura delle quantità associate all'energia radiante. L'unità di misura fondamentale in radiometria è il watt (joule al secondo). Tutte le altre unità sono derivate dal watt, declinato per unità di superficie, distanza, angolo solido etc. Prima di iniziare ad affrontare gli elementi di radiometria, mi permetto di introdurre un'altro sorgente di fotoni, nettamente più familiare, vicina e "manipolabile" rispetto al Sole: la lampadina a incandescenza. i cui fotoni vengono prodotti dagli elettroni che attraversano e riscaldano (fino ad oltre 2700° kelvin) un filamento di tungsteno

Flusso radiante

Il flusso radiante è la potenza totale (in tutte le direzioni) prodotta nello spettro elettromagnetico da una sorgente: il flusso viene misurato in watt. Per fare un esempio, con qualche forzatura per esigenze didattiche, possiamo assumere che una lampadina da 100 watt abbia un flusso radiante esattamente pari alla sua potenza nominale: il flusso radiante di questa lampadina è pari a 100 watt. Nell'immagine in alto, viene indicato lo spettro di emissione di una lampadina incandescenza: osservando il grafico con attenzione, appare chiaro come la maggior parte dei fotoni siano distribuiti nello spettro dell'infrarosso, mentre solo un piccola parte (circa il 10%) sia compresa nell'intervallo della luce visibile, tra 380nm e 780 nm.

Intensità radiante

L'intensità radiante è quella porzione di flusso radiante compresa nell'unità di angolo solido. L'unità di misura dell'angolo solito è lo steradiante (1 sr), quindi l'intensità radiante viene misurata in watt per steradiante. Senza entrare nel dettaglio della geometria solida, cercherò di spiegare nella maniera più semplice possibile il concetto di steradiante e di angolo solido. Osservando una lampadina a grande distanza (almeno 10 volte le dimensioni della lampadina stessa), possiamo definire la lampadina come una sorgente puntiforme. In questo caso, per esigenze didattiche, possiamo assumere che la lampadina emetta equamente il suo flusso luminoso in tutte le direzioni. In questo caso, ripescando tra le nozioni di geometria solida, sappiamo che in una sfera di raggio r equivale a 4  sr (4 * 3,14 steradianti), ovvero circa 12,57 steradianti. La nostra ipotetica lampadina da 100 watt avrà un'intensità radiante di 7,96 watt sr (100/12,57).