Глава VII. ОПТИЧЕСКИЙ ПРИБОР КАК ПЕРЕДАТЧИК ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

37. Оптическое излучение. Поток излучения

Как известно, оптическим излучением называют электромагнитные колебания в диапазоне длин волн от 1 нм до 1 мм. С этим диапазоном граничат с коротковолновой стороны рентгеновское излучение, а с длинноволновой стороны — радиоволны.

На рис. 82 показано положение оптического излучения в общем спектре электромагнитных колебаний, который представлен гамма-излучением, рентгеновским, ультрафиолетовым, видимым и инфракрасным излучениями и радиоволнами. Видимый участок оптического излучения характеризуется длинами волн

Следует отметить, что границы между отдельными участками являются условными. Например, ультрафиолетовое излучение перекрывается рентгеновским, а инфракрасное — радиоволнами.

Спектр излучения, или, как его иногда называют, спектральный состав излучения, представляет собой распределение мощности излучения по длинам волн или частотам колебаний. Излучение, характеризуемое одной длиной волны, является монохроматическим. Спектр излучения такого вида называют линейчатым (рис. 83, а). Излучение, представляющее собой непрерывную совокупность монохроматических излучений, имеет сплошной спектр (рис. 83, б). Диапазон длин волн для сплошного спектра можно рассматривать в пределах от нуля до бесконечности. Источ. никами сплошного спектра обычно являются нагретые твердые тела и жидкости, линейчатого — раскаленные газы или пары, также лазеры.

Идеального монохроматического излучения в природе не существует, поэтому на практике под монохроматическим излучением подразумевают излучение, которое включает в себя такой узкий интервал длин волн, который можно характеризовать одной длиной волны.

Для видимого диапазона оптического излучения немецкий физик Фраунгофер (1787—1826), исследуя излучение Солнца, измерил длины волн, соответствующие определенным линиям в солнечном спектре. Эти линии воспроизводятся спектрами некоторых химических элементов, заполняющих в виде газов или паров колбы ламп с дуговым, тлеющим или высокочастотным разрядом.

Для длин волн линий Фраунгофера фиксируются показатели преломления оптических сред. В табл. 4 приведены обозначения спектральных линий, соответствующие им длины волн и область

Рис. 82. Спектр электромагнитных колебаний

Рис. 83. Виды спектров: а — линейчатый; б - сплошной

спектра (цвет), а также тот химический элемент, линейчатое излучение которого имеет данную спектральную линию.

Энергию оптического излучения как и всякую другую, измеряют в джоулях

Среднюю мощность оптического излучения за время значительно большее периода световых колебаний, называют потоком излучения и оценивают в ваттах

Если в пределах узкого спектрального участка поток излучения равен то отношение

является спектральной плотностью потока излучения.

Таблица 4 (см. скан) Спектральные лаааа Фраунгофера

На рис. 84 показана зависимость от длины волны спектральной плотности потока излучения в сплошном спектре, которую называют спектральной характеристикой потока излучения. Из этой зависимости следует, что поток представляется площадью элементарного участка

Если спектр излучения лежит в интервале длин воли поток излучения

В общем случае значение полного (интегрального) потока излучения определяют по формуле

Для линейчатого спектра излучения (см. рис. 83, а) полный поток

где поток излучения с длинами волн

Рис. 84. Спектральные характеристики потока излучения