|
|
Основные фотометрические величины и их единицыФотометрия — раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников. В фотометрии используются следующие величины: 1) энергетические — характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приемники излучения; 2) световые — характеризуют физиологические действия света и оцениваются по воздействию на глаз (исходят из так называемой средней чувствительности глаза) или другие приемники излучения. 1. Энергетические величины. Поток излучения Ф е — величина, равная отношению энергии W излучения ко времени t, за которое излучение произошло:
Единица потока излучения — ватт (Вт). Энергетическая светимость (излучательность) Re — величина, равная отношению потока излучения Ф e, испускаемого поверхностью, к площади S сечения, сквозь которое этот поток проходит:
т. е. представляет собой поверхностную плотность потока излучения. Единица энергетической светимости — ватт на метр в квадрате (Вт/м2). Энергетическая сила света (сила излучения) Ie определяется с помощью понятия о точечном источнике света — источнике, размерами которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения можно пренебречь. Энергетическая сила света Ie — величина, равная отношению потока излучения Ф e источника к телесному углу w, в пределах которого это излучение распространяется:
Единица энергетической силы света — ватт на стерадиан (Вт/ср). Энергетическая яркость (лучистость) Be — величина, равная отношению энергетической силы света D Ie, элемента излучающей поверхности к площади D S проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения:
Единица энергетической яркости — ватт на стерадиан-метр в квадрате (Вт/(ср × м2)). Энергетическая освещенность (облученность) Ее характеризует величину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности. Единица энергетической освещенности совпадает с единицей энергетической светимости (Вт/м2). 2. Световые величины. При оптических измерениях используются различные приемники излучения (например, глаз, фотоэлементы, фотоумножители), которые не обладают одинаковой чувствительностью к энергии различных длин волн, являясь, таким образом, селективными (избирательными). Каждый приемник излучения характеризуется своей кривой чувствительности к свету различных длин волн. Поэтому световые измерения, являясь субъективными, отличаются от объективных, энергетических и для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света. Основной световой единицей в СИ является единица силы света — кандела (кд), определение которой дано выше (см. Введение). Определение световых единиц аналогично энергетическим. Световой поток Ф определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью). Единица светового потока — люмен (лм): 1 лм — световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср (при равномерности поля излучения внутри телесного угла) (1 лм = 1 кд × ср). Светимость R определяется соотношением
Единица светимости — люмен на метр в квадрате (лм/м2). Яркость Вj светящейся поверхности в некотором направлении j есть величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:
Единица яркости — кандела на метр в квадрате (кд/м2). Освещенность Е — величина, равная отношению светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности:
Единила освещенности — люкс (лк): 1 лк — освещенность поверхности, на 1 м2 которой падает световой поток в 1 лм (1 лк= 1 лм/м2). Интерференция света Предположим, что две монохроматические световые волны, накладываясь друг на друга, возбуждают в определенной точке пространства колебания одинакового направления: х 1 =А 1 cos(w t + j 1 ) и x 2 = A 2 cos(w t + j 2). Под х понимают напряженность электрического Е или магнитного Н полей волны; векторы Е и Н колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Напряженности электрического и магнитного полей подчиняются принципу суперпозиции. Амплитуда результирующего колебания в данной точке
В точках пространства, где cos(j 2 —j 1 )> 0, интенсивность I > I 1+ I 2, где cos(j 2 —j 1)<0, интенсивность I < I 1+ I 2. Следовательно, при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других — минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией света. Для некогерентных волн разность j 2 —j 1 непрерывно изменяется, поэтому среднее во времени значение cos(j 2 —j 1) равно нулю, и интенсивность результирующей волны всюду одинакова и при I 1= I 2 равна 2 I 1 (для когерентных волн при данном условии в максимумах I =4 I 1, в минимумах I= 0). Как можно создать условия, необходимые для возникновения интерференции световых волн? Для получения когерентных световых волн применяют метод разделения волны, излучаемой одним источником, на две части, которые после прохождения разных оптических путей накладываются друг на друга, и наблюдается интерференционная картина. Пусть разделение на две когерентные волны происходит в определенной точке О. До точки M, в которой наблюдается интерференционная картина, одна волна в среде с показателем преломления п 1 прошла путь s 1, вторая — в среде с показателем преломления n 2 — путь s 2. Если в точке О фаза колебаний равна wt, то в точке М первая волна возбудит колебание A 1cos(t–s 1 /v 1), вторая волна — колебание A 2cos(t–s 2 /v 2), где v 1= c / n 1, v 2= c / n 2 — соответственно фазовая скорость первой и второй волны. Разность фаз колебаний, возбуждаемых волнами в точке М, равна
(учли, что w / с = 2p n / с = 2p/ l 0, где l 0 — длина волны в вакууме). Произведение геометрической длины s пути световой волны в данной среде на показатель n преломления этой среды называется оптической длиной пути L, a D = L 2 – L 1 — разность оптических длин проходимых волнами путей — называется оптической разностью хода. Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн в вакууме
то d = ±2 т p, и колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в одинаковой фазе. Следовательно, (172.2) является условием интерференционного максимума. Если оптическая разность хода
то d = ±2(т +1)p, и колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в противофазе. Следовательно, (172.3) является условием интерференционного минимума.   Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
(см. 144.2)). Так как волны когерентны, то cos(j 2 — j 1) имеет постоянное во времени (но свое для каждой точки пространства) значение, поэтому интенсивность результирующей волны (I ~ А2)
(172.1)
(172.2)
(172.3)