C.1.1. Lunghezza d’onda
Si riferisce alla lunghezza d’onda caratteristica delle radia-zioni ottiche. Viene misurata in piccole unità metriche, solitamente il nanometro (nm), che corrisponde a un milionesimo di un millimetro. Alle lunghezze d’onda più lunghe è talvolta più comodo utilizzare il micrometro (μm). Un micrometro è pari a 1 000 nanometri.
In molti casi, la sorgente di radiazioni ottiche in esame emetterà fotoni di molte lunghezze d’onda diverse. Nelle formule la lunghezza d’onda è rappresentata dal simbolo λ (lambda).
C.1.2. Energia
Si misura in joule (J). Può essere usata in riferimento all’energia di ogni fotone (che è associata alla lunghezza d’onda del fotone), ma può anche riferirsi all’energia contenuta in una data quantità di fotoni, per esempio un impulso laser.
L’energia è rappresentata dal simbolo Q.
C.1.3. Altre quantità utili
Angolo sotteso
È la larghezza apparente di un oggetto (solitamente una sorgente di radiazioni ottiche) vista da un deter-minato punto (in genere il punto dove si effettuano le misurazioni). Si calcola dividendo la larghezza effettiva dell’oggetto per la distanza dallo stesso. È importante che entrambi i valori siano espressi nelle stesse unità. Qualunque sia l’unità di questi valori, l’angolo sotteso risultante è espresso in radianti (r).
Se l’oggetto è d’angolo rispetto all’osservatore, l’angolo sotteso deve essere moltiplicato per il coseno dell’angolo. L’angolo sotteso è rappresentato nella direttiva dal simbolo α (alpha).
Angolo sotteso solido
È l’equivalente tridimensionale dell’angolo sotteso. L’area dell’oggetto viene divisa per il quadrato della distanza. Anche in questo caso, il coseno dell’angolo d’osserva-zione può essere usato per correggere lo sguardo fuori asse. L’unità è lo steradiante (sr) e il simbolo è ω (omega).
Divergenza del fascio
È l’angolo di divergenza di un fascio di radiazioni ottiche quando si allontana dalla sorgente. Può essere calcolato prendendo la larghezza del fascio in due punti e divi-dendo la variazione di larghezza per la distanza tra i punti. Si misura in radianti.
C.1.4. Quantità usate nei limiti
di esposizione
Potenza radiante
La potenza si definisce qui come la velocità di passaggio dell’energia attraverso un dato punto nello spazio. Si misura in watt (W), dove 1 watt corrisponde a 1 joule per secondo. È rappresentata dal simbolo Φ (phi).
Il termine «potenza» può riferirsi alla potenza in un fascio definito di radiazioni ottiche, nel qual caso è spesso detta potenza CW. Per esempio, un laser CW con una potenza del fascio di 1 mW emette fotoni con un’energia totale di 1mJ al secondo.
La potenza può anche essere usata per descrivere un impulso di radiazioni ottiche. Per esempio, se un laser emette un impulso discreto contenente 1 mJ di energia in 1 ms, la potenza dell’impulso è pari a 1 W. Se l’impulso fosse stato emesso in un tempo più breve, diciamo 1 μs, la potenza sarebbe stata 1 000 W.
Irradianza
L’irradianza può essere definita come la velocità alla quale l’energia arriva, per unità di superficie, in un dato punto. In quanto tale, dipende dalla potenza delle radiazioni ottiche e dall’area del fascio sulla superficie. Si calcola dividendo la potenza per l’area, con unità che sono alcuni multipli di watt per metro quadrato (W m-2). È rappresen-tata dal simbolo E.
Esposizione radiante
L’esposizione radiante è la quantità di energia che arriva, per unità di superficie, in un dato punto. Si calcola molti-plicando l’irradianza, in W m-2, per la durata dell’esposi-zione, in secondi. È espressa in joule per metro quadrato (J m-2) ed è rappresentata dal simbolo H.
Radianza
La radianza è una quantità usata per descrivere il grado di concentrazione di un fascio di radiazioni ottiche. Può essere calcolata dividendo l’irradianza in un dato punto per l’angolo solido della sorgente, visto da tale punto. È espressa in watt per metro quadrato per steradiante (W m-2 sr-1) ed è rappresentata dal simbolo L.
C.1.5. Quantità spettrali e quantità
di banda larga
Quando una sorgente di radiazioni ottiche, come un laser, emette a un’unica lunghezza d’onda (per esempio 633 nm), allora qualsiasi quantità citata descriverà natu-ralmente le emissioni a quella sola lunghezza d’onda. Per esempio, Φ = 5 mW.
Se è presente più di una lunghezza d’onda, ogni lunghezza d’onda discreta avrà le proprie quantità. Per esempio, un laser può emettere 3 mW a 633 nm e 1 mW a 1523 nm. Questa è una descrizione della distribuzione della potenza radiante, spesso scritta Φλ, della sorgente. È altrettanto corretto affermare che Φ = 4 mW per questo laser, essendo questa la potenza radiante totale: questo valore è un valore di banda larga.
I dati sulla banda larga sono calcolati sommando tutti i dati spettrali all’interno della regione di lunghezze d’onda d’interesse.
C.1.6. Quantità radiometriche e quantità
efficaci
Tutte le quantità finora discusse sono quantità radiome-triche. I dati radiometrici quantificano e descrivono alcuni aspetti di un campo di radiazioni, ma non necessaria-mente indicano gli effetti delle radiazioni su un obiettivo biologico. Per esempio, un’irradianza di 1 W m-2 a 270 nm è più pericolosa per la cornea di 1 W m-2 a 400 nm. Se sono richieste informazioni sugli effetti biologici, bisogna usare le quantità efficaci. Molti limiti di esposizione sono espressi in quantità efficaci, in quanto servono a evitare un effetto biologico.
Le quantità efficaci esistono soltanto se gli scienziati hanno un’idea di come la capacità per un dato effetto possa variare con la lunghezza d’onda. Per esempio, l’ef-ficacia delle radiazioni nel causare la fotocheratite sale da 250 nm a un picco di 270 nm, quindi scende rapidamente a 400 nm. Se nota, l’efficacia spettrale relativa è spesso indicata da un simbolo come Sλ, Bλ, Rλ. Questa è rispetti-vamente l’efficacia spettrale relativa per causare la foto-cheratite/eritema, danni fotochimici alla retina e danni termici alla retina.
I valori dell’efficacia spettrale relativa possono essere usati per moltiplicare una serie di dati radiometrici
spettrali e produrre dati efficaci spettrali. Questi dati effi-caci possono quindi essere sommati per produrre una quantità efficace di banda larga, spesso denotata da un pedice che si riferisce ai valori di efficacia spettrale usati. Per esempio, LB è il simbolo che denota un valore di radianza a banda larga (L) che è stato ponderato a livello spettrale usando i valori di ponderazione spettrale Bλ.
C.1.7. Luminanza
Un esempio di quantità biologicamente efficace passata finora sotto silenzio è la luminanza. Pur non essendo usata per i limiti di esposizione, è molto utile per la valutazione
preliminare della capacità delle sorgenti di luce bianca a banda larga di causare danni alla retina.
La luminanza ha il simbolo Lν e si misura in candele per metro quadrato (cd m-2). L’effetto biologico che descrive è l’illuminazione, vista dall’occhio adattato alla luce solare, e si riferisce alla quantità illuminanza (Eν, misurata in lux) ben nota a molti tecnici delle luci.
La relazione può essere descritta come Lν = Eν/ω. La lumi-nanza può essere facilmente calcolata sulla base dell’illu-minanza di una sorgente su una superficie, della distanza dalla sorgente e delle dimensioni della sorgente.