ГЛАВА 35. ИЗЛУЧЕНИЕ И СПЕКТРЫ

В данной теме вначале изучают явление дисперсии света, спектры испускания и поглощения, инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, шкалу электромагнитных волн. По всем этим вопросам в основном решают качественные задачи, примеры которых будут приведены ниже. Для успешного их решения необходимо глубоко разобраться в физической сущности изучаемых явлений. Количественные задачи сводятся здесь к расчету длин волн, а также к определению скорости света в разных средах. При этом используют формулы

а) , где скорость света в среде, в которой определяют длину волны К, а период и частота электромагнитных колебаний.

б) где мсек (скорость света в вакууме), абсолютный показатель преломления среды, в которой распространяется свет.

Первая формула уже знакома учащимся по теме «Электромагнитные колебания и волны», где решалось много задач на данную зависимость: В оптике принято частоту обозначать а не как в электромагнитных колебаниях. Поэтому следует учащимся объяснить, что формулы и ничем не отличаются, кроме обозначения частоты электромагнитных колебаний.

Длину волны X в оптике можно измерять специальной внесистемной единицей — 1 ангстрем которая соответствует см.

Завершают тему рассмотрением вопросов фотометрии и законов освещенности, но весь этот материал излагают только в ознакомительном плане. Поэтому задачи по фотометрии и законам освещенности решают тоже в ознакомительном плане. При этом используют следующие законы и формулы.

Каждый источник света характеризуется силой света источника и излучаемым им световым потоком Световой поток, излучаемый источником, определяют по формуле где полная энергия излучения, а — время излучения энергии источником света.

Силу света точечного источника определяют из зависимости где — телесный угол, измеряемый в стерадианах.

Единицей силы света в системе является свеча

В средней школе рассматривают только точечные источники света, размеры которых малы по сравнению с расстоянием до освещаемых поверхностей.

Световой поток измеряют в люменах Полный световой поток от точечного источника силой света 1 равен

Освещенность поверхности где равномерно распределенный по всей площади 5 световой поток, а площадь 5 нормальна к световому потоку. Если источник света точечный, то нормальной к потоку будет только сферическая поверхность с центром в точке, где расположен источник света. Измеряют освещенность в люксах

В задачах чаще всего вычисляют освещенность не сферических, а плоских поверхностей. При большом расстоянии от источника света и малой площади участок плоской поверхности можно приближенно считать за участок сферы и освещенность определять по той же формуле как и в случае сферической поверхности.

При расчете освещенностей используют два закона освещенности. Первый закон — для точечных источников света, т. е. для

Рис. 302.

Рис. 303

Рис. 304.

расходящегося светового потока и сферических поверхностей, освещаемых этим потоком. В этом случае освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света источника 1 и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности, т. е. (рис. 302).

Во втором законе рассматривают случай, когда на плоскую поверхность падает параллельный световой пучок под некоторым углом падения а. Освещенность поверхности где освещенность поверхности при нормальном падении на нее лучей (рис. 303).

При решении задач чаще всего пользуются формулой, в которой объединены оба закона освещенности: (рис. 304).

Формула применима лишь в том случае, когда освещаемая поверхность имеет линейные размеры значительно меньшие, чем расстояние от источника I до центра этой поверхности О.

Задачи по фотометрии и законам освещенности решают следующих типов:

а) Освещенность поверхности создается одним точечным источником света. В условии задачи даны либо сила света источника либо световой поток Определяют освещенность поверхности.

б) Освещенность поверхности создается несколькими точечными источниками света. Общая освещенность в этом случае равна сумме освещенностей от каждого источника света.

в) Задачи на определение силы света источника с помощью фотометра.

г) Кроме источника света, есть еще зеркала и линзы, которые изменяют освещенность поверхности. Освещенность теперь равна

сумме освещенностей от источника света и его изображения в зеркале или линзе При применении плоского идеального зеркала Во всех других случаях надо вычислять, учитывая телесные углы, в которых распространяется световой поток от

Задачи последнего типа являются задачами повышенной трудности.