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Teoria della luce

Strumenti di misura

La misurazione delle radiazioni luminose emesse da una sorgente si basa sulle tecniche della fotometria.
Possiamo distinguere due tipi di misurazione fotometrica:
- visuale: nella quale l’occhio umano è utilizzato come “strumento” per confrontare la luce emessa da una sorgente di riferimento con quella analizzata;
- fisica: nella quale la luce colpisce un ricevitore fisico, per esempio una cellula fotovoltaica, generando una corrente elettrica misurabile.
 

Luxometro

Permette la misurazione del valore degli illuminamenti.
E’ costituito da una fotocellula accoppiata ad un galvanometro tarato in lux. La radiazione luminosa una volta raggiunta la fotocellula viene trasformata in energia elettrica permettendone la misurazione.
L’apparecchio può essere munito di filtri colorati che hanno il compito di effettuare una correzione spettrale per avvicinarsi il più possibile alla sensibilità dell’occhio CIE.
L’inclinazione dei fasci di luce che raggiungono la fotocellula può causare errori di misura non trascurabili. Per ovviare a questo problema vengono utilizzate delle semisfere diffondenti che hanno la funzione di diffondere i raggi luminosi incidenti distribuendoli in maniera omogenea sul piano della fotocellula.
 

Misuratore di flusso

Permette la misurazione del flusso luminoso emesso da una sorgente. Lo strumento più noto è la Sfera di Ulbricht che é costituito da una sfera cava con le pareti interne perfettamente diffondenti che permettono la riflessione totale della luce. La misurazione viene effettuata per mezzo di una cellula fotovoltaica posta dietro una piccola fessura praticata sulla superficie della sfera. Per evitare che la cellula riceva direttamente i raggi luminosi emessi della sorgente, tra le due viene posto uno schermo diffondente.
 

Luminanzometro

Permette la misurazione della luminanza di una superficie. La luce emessa dalla sorgente passa attraverso l’obiettivo (A), una certa quantità di essa è deflessa da uno specchio (B) in direzione di un prisma (C) che trasmette l’immagine su di un disco in vetro. La superficie del disco (D) è trattata in modo da permettere il passaggio di una parte della luce, che solo dopo aver attraversato un sistema di filtri (E) raggiunge una fotocellula (F) tramite la quale si effettuerà la misurazione in cd/m2.
 


Schema semplificato del funzionamento di un luminanzometro.
 

Colorimetro

Permette di misurare il colore di una sorgente luminosa secondo il sistema cromatico CIE. L’apparecchio è fondamentalmente composto da tre fotocellule, una per ognuno dei tre colori fondamentali. I dati rilevati vengono rappresentati per mezzo di curve di risposta che riproducono il più fedelmente possibile le curve di visibilità dell’occhio umano ai tre colori.
 

Spettroradiometro

Permette di conoscere la distribuzione spettrale di una sorgente luminosa attraverso la misurazione del flusso energetico emesso nell’intervallo del visibile. Il flusso energetico emesso dalla sorgente viene rilevato per tutto l’intervallo del visibile ad intervalli Dg costanti. La quantità radiometrica rilevata viene moltiplicata per il valore relativo delle tre curve di visibilità.
 

Goniofotometro

Permette la misurazione dell’intensità luminosa emessa da un apparecchio d’illuminazione. Utilizzando una fotocellula, vengono effettuate le misurazioni dell’intensità luminosa dell’apparecchio in tutte le direzioni. Vi sono quattro differenti tecniche di misura ad ognuna delle quali corrisponde un tipo di apparecchio diverso:

1° con fotocellula fissa ed apparecchio d’illuminazione ruotante intorno agli assi longitudinale e trasversale;

2° con fotocellula mobile lungo una semisfera ed apparecchio d’illuminazione fisso;

3° con fotocellula mobile lungo una semicirconferenza ed apparecchio d’illuminazione mobile sull’asse verticale;

4° con fotocellula fissa ed apparecchio d’illuminazione che, pur essendo mobile, mantiene sempre la corretta posizione di funzionamento. La luce emessa viene diretta verso la fotocellula da uno specchio ruotante.
 

Tutti i dati rilevati vengono elaborati da un computer che li restituisce sotto forma numerica e/o grafica.