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Il blog di Mauro Boscarol sulla gestione digitale del colore dal 1998

Nella serie Cause fisiche del colore

Grandezze radiometriche (cioè grandezze fisiche della radiazione visibile)

Le unità, la terminologia e le raccomandazioni del Sistema Internazionale di unità di misura (SI)  sono stabilite dalla Conferenza generale dei pesi e delle misure.

Il 20 maggio 1875, a Parigi, i rappresentanti di 17 nazioni (tra le quali l’Italia) firmarono un trattato diplomatico internazionale chiamato Convenzione del Metro. In quella occasione vennero create tre organizzazioni:


Alcune grandezze di uso comune

Nel SI l’unità di lunghezza è il metro con i suoi multipli e sottomultipli. In particolare useremo il sottomultiplo nanometro (abbreviato nm), un miliardesimo di metro, perché la radiazione visibile ha lunghezza d’onda dell’ordine di qualche centinaio di nanometri.

Useremo anche l’angolo, misurato in gradi sessagesimali (1/360 di una rivoluzione completa) o in radianti (1/2π di una rivoluzione completa).

Useremo anche l’angolo solido, misurato in termini dell’unità steradiante: se costruiamo una sfera di raggio r e un cono dal centro della sfera, e la superficie della sfera intersecata dal cono ha un’area r2, l’angolo solido definito dal cono è 1 steradiante.

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Infine c’è la temperatura, e per questa grandezza usiamo il kelvin (che si chiama così, senza “grado” e in minuscolo, e si abbrevia con K). Questa unità di temperatura è collegata all’unità grado Celsius comunemente usato in Italia (che si abbrevia °C) in questo modo:

temperatura in kelvin = temperatura in gradi Celsius + 273,15.


Grandezze radiometriche

Le grandezze radiometriche riguardano l’energia elettromagnetica visibile. Alcune di esse sono associate alla posizione e/o alla direzione. Inoltre, alcune sono associate alla radiazione, altre alle superfici. L’unità di energia radiante è il joule (J).

Il flusso radiante è la potenza della radiazione (cioè l’energia radiante per unità di tempo) e si misura in watt (W). È una grandezza associata alla posizione e alla direzione. Da questa grandezza radiometrica fondamentale si derivano altre grandezze che caratterizzano la distribuzione spaziale e temporale dell’energia radiante.

 

L’irradiamento (irradiance) è il flusso radiante ricevuto (quindi non emesso) da un punto di una superficie e si misura in watt per metro quadrato.

Per esempio l’irradiamento del sole a terra (su una superficie orizzontale) è massimo a mezzogiorno con il cielo limpido ed è di circa 1000 W al metro quadrato alle nostre latitudini. In media sulle 24 ore e nelle quattro stagioni è di 300 W a metro quadrato. In questa pagina web si può vedere l’irradiamento solare per qualunque località europea.

L’irradiamento si può misurare per esempio con lo spettrofotometro Eye-One Pro e un software che lo supporti (per esempio SpectraShop). Qui sotto, l’irradiamento spettrale misurato in una zona dell’Emilia nel mese di agosto 2007 (dietro una finestra). In ordinata i dati di irradiamento spettrale, in ascissa la lunghezza d’onda.

irradiamento

 

La radianza (radiance) è il flusso radiante emesso o riflesso (quindi non ricevuto) da un’area in una data direzione e si misura in watt per metro quadrato per steradiante.

Per esempio la radianza emessa da un punto bianco del mio monitor LCD in direzione ortogonale allo schermo (qui sotto) è di circa 20 mW/(mq sr). In ordinata i dati di radianza spettrale, in ascissa la lunghezza d’onda.

La radianza spettrale di emissione di un monitor si può misurare per esempio con lo spettrofotometro Eye-One Pro e un software che lo supporti.

radianza

 

Ad ogni grandezza radiometrica corrisponde una grandezza fotometrica, che tiene conto della sensibilità (fotopica o scotopica) del sistema visivo umano. Le grandezze fotometriche sono trattate in Grandezze fotometriche (cioè grandezze psicofisiche della radiazione visibile).

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Mauro Boscarol

19/10/2008 alle 19:08

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