Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
38. Энергетические и световые величины и их единицыДля оценки энергии излучения и ее действия на приемники излучения, к которым относятся фотоэлектрические устройства, тепловые и фотохимические приемники, а также глаз, используют энергетические и световые величины. Энергетическими величинами являются характеристики оптического излучения, относящиеся ко всему оптическому диапазону. Глаз долгое время был единственным приемником оптического излучения. Поэтому исторически сложилось так, что для качественной и количественной оценки видимой части излучения применяются световые (фотометрические) величины, пропорциональные соответствующим энергетическим величинам. Выше было приведено понятие о потоке излучения является световой поток Ф, т. е. мощность излучения, оцениваемая стандартным фотометрическим наблюдателем. Рассмотрим световые величины и их единицы, а затем найдем связь этих величин с энергетическими. Для оценки двух источников видимого излучения сравнивается их свечение в направлении на одну и ту же поверхность. Если свечение одного источника принять за единицу, то сравнением свечения второго источника с первым получим величину, называемую силой света. В Международной системе единиц СИ за единицу силы света принята кандела Кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой Сила света, или угловая плотность светового потока,
где Телесный угол представляет собой ограниченную произвольной конической поверхностью часть пространства. Если из вершины этой поверхности как из центра описать сферу, то площадь участка сферы, отсекаемая конической поверхностью (рис. 85), будет пропорциональна квадрату радиуса
Коэффициент пропорциональности Единица телесного угла — стерадиан
Рис. 85. Телесный угол
Рис. 86. Излучение в телесном угле Если источник излучения находится в вершине прямого кругового конуса, то выделяемый в пространстве телесный угол ограничивается внутренней полостью этой конической поверхности. Зная значение плоского угла Выделим в телесном угле Площадь кольцевого участка Согласно рис. Поэтому
Телесный угол, соответствующий плоскому углу
Для полусферы телесный угол Из формулы (160) следует, что световой поток
Если сила света
где Действительно, если источник света с силой света Таким образом, имеет место следующее равенство: Приведенное обоснование формулы (165) действительно только в том случае, когда расстояние между источником света и освещаемой площадкой достаточно велико по сравнению с размерами источника и когда среда между источником и освещаемой площадкой не поглощает и не рассеивает световую энергию. Единицей светового потока является люмен (лм), представляющий собой поток в пределах телесного угла Освещение площадки
Формула (166), так же как и формула (165), имеет место при условии, что сила света I не меняется при переходе от одного направления к другому в пределах данного телесного угла. В противном случае эта формула будет справедливой лишь для бесконечно малой площадки
Если падающие лучи с нормалью к освещаемой площадке образуют углы
При освещении площадки несколькими источниками ее освещенность
где За единицу освещенности принята освещенность площадки Если размерами источника излучения пренебречь нельзя, то для решения ряда задач необходимо знать распределение светового потока этого источника по его поверхности. Отношение светового потока, исходящего от элемента поверхности, к площади этого элемента называется светимостью и измеряется в люменах на квадратный метр Таким образом, светимость
где Отношение силы света Следовательно, яркость
где Подставив в формулу (172) значение
Из формулы (173) следует, что яркость является второй производной от потока по телесному углу к площади. Единицей яркости является кандела на квадратный метр Поверхностная плотность световой энергии падающего излучения называется экспозицией:
В общем случае освещенность, входящая в формулу (174), может изменяться во времени Экспозиция имеет большое практическое значение, например, в фотографии и измеряется в люкс-секундах Формулы (160)-(174) используют для вычисления как световых, так и энергетических величин, во-первых, для монохроматического излучения, т. е. излучения с определенной длиной волны, во-вторых, при отсутствии учета спектрального распределения излучения, что, как правило, имеет место в визуальных оптических приборах. Спектральный состав излучения — распределение мощности излучения по длинам волн имеет большое значение для вычисления энергетических величин при использовании селективных приемников излучения. Для этих вычислений было введено понятие о спектральной плотности потока излучения [см. формулы (157)- (159)]. При энергетических расчетах кроме спектральной плотности потока излучения пользуются распределением энергетической освещенности Ее по длинам волн — спектральной плотностью энергетической освещенности
Таблица 5 (см. скан) Световые и энергетические величины Интегральная энергетическая освещенность в общем виде
интегральная энергетическая светимость
и интегральная энергетическая яркость
В ограниченном диапазоне длин волн
Энергетические величины, определяемые формулами Основные фотометрические и энергетические величины, определяющие их формулы и единицы по системе СИ приведены в табл. 5.
|
1 |
Оглавление
|