Измерение энергетической яркости
Как только спектрометр откалиброван, измерения энергетической яркости в теории довольно просты. Ограничьте позе зрения детектора и направьте детектор на то, что вы хотите измерить. Количество измеряемого света, делённое на телесный угол поля зрения детектора, является энергетической яркостью.
Поле зрения ограничивается так называемой «трубкой Гершуна» (рис. 9.10). Предполагая, что конец кабеля-детектора довольно мал, телесный угол поля зрения представляет собой просто площадь поперечного сечения трубки, делённую на квадрат её длины. Никакого шаманства здесь нет – это просто определение телесного угла из главы 2. Он измеряется в стерадианах. Если вы хотите преобразовать его в квадратные градусы, просто умножьте на 3283.
Трубка Гершуна может быть простой картонной трубкой, для уменьшения отражений окрашенной изнутри в чёрный цвет. Однако картонная трубка не проживёт долго. Окрашенные в чёрный цвет металлические или пластиковые трубки держаться лучше, но вам нужно беспокоиться о внутренних отражениях. Любой внутренний блеск и свет из-за пределов поля зрения могут многократно отразиться назад и вперед и достичь детектора. Вы будете поражены тем, сколько света отражается от чёрных предметов, особенно от металлических или пластиковых. Итак, если вы планируете делать многократные измерения энергетической яркости, лучше всего инвестировать в коммерческий металлический комплект трубок Гершуна. Они имеют матовый чёрный интерьер, внутренние перегородки для большего ограничения отражений, и обычно поставляются с набором апертур, дающих поля зрения со стандартными размерами (1°, 2° и т.д.). Комплект стоит около 500 долларов.
Нельзя просто использовать голые детекторы без трубки. Во-первых, большинство оптоволоконных кабелей имеют огромное поле зрения. Например, мой детектор имеет поле зрения, составляющее 46 ° в поперечнике, что соответствует телесному углу примерно в две трети стерадиана, или же угловой области полной луны, умноженной более чем в 8000 раз. Во-вторых, из-за законов зеркального отражения конец кабеля более эффективно собирает свет, который попадает в него прямо, чем под большими углами. Связь между эффективностью сбора света и углом также зависит от того, находитесь ли вы под водой или нет. Соберите всё это вместе, и вы будете собирать свет из большой области с эффективностью, зависящей от угла падения света, что делает измерение энергетической яркости невозможным.