Fotometría FÍS.

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Física

Rama de la Física que trata de la medida de la luz (v.). Si se tiene en cuenta que luz es cualquier radiación simple o compuesta capaz de producir sensación visual, resulta que para su medida es necesario conocer las características de la radiación y del ojo que la percibe. El ojo humano no es igualmente sensible para las diferentes radiaciones del espectro. Los extremos rojo y violeta parecen menos luminosos que el resto, mientras que las zonas verde y amarilla presentan la máxima luminosidad. La sensación luminosa producida por cada una de las radiaciones del espectro se denomina eficiencia luminosa espectral. Aunque para cada observador existe en realidad una función de eficiencia luminosa espectral, dado que las diferencias entre observadores son pequeñas, la Comisión Internacional de Iluminación acordó, en 1924, definir una función de eficiencia luminosa media, que desde entonces sirve de patrón para todas las medidas fotométricas.

La función de eficiencia luminosa espectral caracteriza al ojo humano desde el punto de vista fotométrico y se puede equiparar a una sensibilidad espectral. Lo que en realidad se hace en F. es evaluar la radiación que entra en el ojo utilizando como función de peso la sensibilidad espectral o eficiencia luminosa espectral.

Magnitudes fotométricas. Antes de dar las definiciones de las magnitudes fotométricas, conviene recordar que el flujo radiante es la energía emitida o recibida en la unidad de tiempo en forma de radiación; se mide en vatios.

Flujo luminoso es una magnitud obtenida a partir del flujo radiante, evaluando la radiación como si actuara sobre un receptor cuya sensibilidad espectral fuera idéntica a la eficiencia luminosa espectral patrón. En otras palabras, el flujo luminoso expresa la capacidad que tiene el flujo radiante de producir sensación visual. También se puede decir que el flujo luminoso es la cantidad de luz que sale de un manantial en la unidad de tiempo.

Intensidad luminosa en una dirección dada, es el flujo luminoso que sale de un manantial por unidad de ángulo sólido.

Iluminancia en un punto de una superficie, es el flujo recibido por unidad de superficie.

Luminancia en un punto de una superficie emisora, y en una dirección dada, es la intensidad emitida por unidad de área aparente. El área aparente es la proyección ortogonal de la superficie sobre el plano perpendicular a la dirección dada.

Unidades fotométricas. La unidad fundamental es la candela.

Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa. Es la intensidad luminosa, en la dirección perpendicular, de una superficie de 1/600.000 mz, de un radiador completo a la temperatura de solidificación del platino, bajo una presión de 101.325 N/mz (definición acordada en octubre de 1967).

Lumen (lm). Unidad de flujo luminoso. Es el flujo emitido en un ángulo sólido unidad (un estereorradián) por un manantial puntual uniforme de una candela de intensidad.

Lux (lx). Unidad de iluminancia. Es la iluminancia producida por un flujo luminoso de un lumen que se distribuye uniformemente sobre un área de 1 mz

(1 lx=1 lm - m-z).

Candela por metro cuadrado (cd-m-2). Es la luminancia de una superficie de 1 mz de área, que emite una intensidad luminosa de una candela en la dirección de la normal.

Existen otras unidades fotométricas antiguas, actualmente ya en desuso que son:

Bujía internacional= 1,016 cd

apostilb (asb)=0,3183 cd-m-z

lambert=3,183 cd.m-z

phot (ph)=104 lx

nit (nt)=1 cd.m-2

stilb (sb) =104 cd. m-z

footlambert= 3,426 cd - m-Z

footcandle (fc)=10,764 lx.

Medidas fotométricas. Existen dos métodos para realizarlas: F. visual, cuando el ojo se utiliza como elemento de comparación y F. física si se emplean receptores fotoeléctricos o termoeléctricos.

En el caso en que se requiera una gran precisión en las medidas conviene hacer una selección previa de los observadores para utilizar sólo aquellos que tengan una visión cromática análoga a la del observador patrón. La F. visual no es recomendable cuando las dos fuentes a comparar tengan, distribuciones espectrales diferentes.

El inconveniente mayor con que se tropieza en la F. física, es que ninguno de los receptores hasta ahora conocidos tiene una sensibilidad espectral idéntica a la eficiencia luminosa espectral patrón. Para corregir adecuadamente la sensibilidad espectral suelen usarse filtros colocados delante del receptor, bien unos detrás de otros o bien unos junto a otros formando como un mosaico.

Medida de intensidades luminosas. Generalmente se utiliza el banco fotométrico, constituido por unas vías sobre las que se mueven con facilidad tres carros o soportes, en los que se montan las lámparas cuyas características se van a medir, y el comparador fotométrico. En una escala grabada se pueden medir las distancias que separan los soportes entre sí (fig. 1). El observador tiene que mover el comparador a un lado y otro hasta conseguir igualar las luminancias de las dos pantallas blancas que reciben la luz, momento en que las intensidades luminosas de las lámparas son inversamente proporcionales a los cuadrados de las distancias que las separan del comparador. Si se conoce la intensidad de una de las lámparas (la patrón), se puede calcular la intensidad de la otra. Si se emplea un fotómetro físico, la medida se realiza aplicando la misma ley, pero en este caso las lámparas se comparan una después de la otra, anotando las distancias para que la respuesta del fotómetro sea la misma.

Medida de iluminancias. Para la medida de iluminancias, como esta magnitud es propia del punto donde se mide, hay que desplazarse al lugar donde se quiere medir; por eso hay que utilizar aparatos portátiles. Aunque existen fotómetros visuales portátiles, la medida de iluminancias se hace generalmente por medio de fotómetros fotoeléctricos, llamados luxómetros o iluminómetros. Estos aparatos son muy sencillos, de poco peso y de fácil manejo.

Todo buen luxómetro debe tener filtros correctores de la sensibilidad de la célula fotoeléctrica (v.), una buena linealidad entre las divisiones de la escala y las iluminancias y un dispositivo para corregir la incidencia de rayos muy rasantes.

Medida de flujos luminosos. Se pueden seguir dos métodos: el goniofotométrico y el de la esfera integradora. El primero consiste en medir las intensidades luminosas en muchas direcciones y luego hacer una sumación de todas ellas teniendo en cuenta los ángulos sólidos a que corresponden.

Las esferas integradoras son esferas huecas pintadas interiormente con una pintura blanca especial altamente difusora. La luminancia en un punto de la pared es directamente proporcional al flujo del manantial que se encuentra dentro. No es necesario que el manantial esté en el centro de la esfera, pero hay que evitar que llegue luz directa al punto donde se hacen las medidas. Para esto se pone una pantalla opaca entre la lámpara y la ventana de medida (fig. 2). Colocando primero una lámpara patrón de flujo y a continuación la lámpara problema, se puede calcular el flujo de ésta por la proporcionalidad que hay entre luminancias y flujos.

Medida de luminancias. Dado que las luminancias no sólo dependen del punto sino también de la dirección, hay que medirlas en el sitio y dirección prefijados. Para la medida se pueden utilizar fotómetros visuales portátiles o unos aparatos fotoeléctricos llamados nitómetros, cuando la unidad de luminancia era el nit, y que ahora se deberían llamar luminancímetros. Estos aparatos llevan un sistema óptico para formar la imagen de la superficie que se quiere medir sobre un receptor fotoeléctrico.

La luminancia es la magnitud que el ojo percibe directamente. Dos superficies que reciben la misma iluminancia pueden tener luminancias muy diferentes si sus reflectancias son distintas. Dos calles con igual iluminancia y pavimento diferente, tendrá más luminancia aquella que tenga el pavimento más claro.

V. t.: ÓPTICA; Luz; COLOR; FOTOELECTRICIDAD; LUMINOTECNIA.

ANTONIO DE LA CRUZ.

BIBL.: W. T. WALSH, Photometry, Londres 1953; M. COHU, Rayonnement, Photométrie et Éclairage, París 1949; ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY, Lighting Handbook, 4 ed. Nueva York 1966; Vocabulaire International de LÉclairage, ed. Publication CIE, 3 ed. París 1969.