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 § 12. ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ ОПТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИНДля образования производных единиц оптических величин используются пять основных единиц Международной системы: метр, килограмм, секунда, кельвин и кандела, а также дополнительная единица — стерадиан. В соответствии с традиционным делением оптики на разделы, производные единицы оптических величин вводятся по следующим разделам: геометрическая и волновая оптика, оптическое излучение, фотометрия, квантовооптические явления. Единицы величин геометрической и волновой оптикиПоказатель преломления (абсолютный показатель преломления, коэффициент преломления). Показателем преломления
Так как сии выражаются в одних и тех же единицах (единицах скорости), то показатель преломления — величина безразмерная и, следовательно, выражается в безразмерных единицах. Оптическая сила линзы. Оптическая сила
Положив
Эта единица называется диоптрия
Линейное увеличение (поперечное увеличение). Линейным увеличением
Из этой формулы видно, что линейное увеличение выражается в безразмерных единицах. Угловое увеличение. Угловым увеличением у называют отношение тангенсов углов, образованных сопряженными лучами, т. е.
где Из формулы (12.4) следует, что угловое увеличение есть величина безразмерная и, следовательно, выражается в безразмерных единицах. Продольное увеличение. Продольное увеличение а есть отношение длины
Так как Относительное отверстие объектива. Относительным отверстием
Положив
т. е. относительное отверстие объектива выражается в безразмерных единицах. Оптическая длина пути. Оптической длиной пути
Так как показатель преломления света — величина безразмерная, то из (12.7) следует, что оптическая длина пути выражается в метрах. Размерность оптической длины пути:
Волновое число. Волновое число
Из этой формулы следует, что волновое число выражается в метрах в минус первой степени (см. также с. 99). Размерность волнового числа:
Единицы величин, характеризующих оптическое излучениеЭнергия излучения. Энергия излучения Джоуль равен энергии излучения, эквивалентной работе 1 Дж (см. с. 39). Размерность энергии излучения:
Объемная плотность энергии излучения. Объемной плотностью энергии излучения называют величину, равную отношению энергии излучения
Положив
Джоуль на кубический метр равен объемной плотности энергии излучения, при которой в области электромагнитного поля объемом
Поток излучения. Если за время
т. е. поток излучения — есть величина, равная отношению энергии излучения ко времени, за которое произошло излучение. Так как в течение периода
где Положив в
Ватт равен потоку излучения, эквивалентному механической мощности 1 Вт. Размерность потока излучения совпадает с размерностью мощности:
Поверхностная плотность потока излучения (интенсивность излучения). Поверхностная плотность потока излучения — величина, равная отношению потока излучения
Положив
Ватт на квадратный метр равен поверхностной плотности потока излучения, при которой поток излучения 1 Вт проходит через сечение площадью
Энергетическая светимость (излучательность). Энергетическая светимость, т. е. поверхностная плотность потока излучения, испускаемого с данной поверхности, определяется по формуле
где Положив в
Ватт на квадратный метр равен энергетической светимости поверхности площадью
Энергетическая освещенность (облученность). Энергетическая освещенность, т. е. поверхностная плотность потока излучения, падающего на данную поверхность, определяется по формуле
где Положив в
Ватт на квадратный метр равен энергетической освещенности поверхности площадью
Вектор Пойнтинга. Вектором Пойнтинга называют вектор
где
Положив
Вектор Пойнтинга выражается, как и следовало ожидать, в единицах плотности потока излучения. Размерность вектора Пойнтинга:
Энергетическая экспозиция (лучистая экспозиция). Энергетическая экспозиция
За конечный промежуток времени энергетическая экспозиция выразится интегралом:
В случае постоянной во времени облученности энергетическая экспозиция
Положив
Джоуль на квадратный метр равен энергетической экспозиции, при которой на поверхность площадью
Энергетическая сила света (сила излучения). Энергетическая сила света — величина, равная отношению потока излучения
Положив
Ватт на стерадиан равен энергетической силе света точечного источника, излучающего в телесном угле
Энергетическая яркость (лучистость). Энергетическая яркость
В случае если излучающая поверхность плоская и направление наблюдения перпендикулярно поверхности, тогда
где Положив в
Ватт на стерадиан-квадратный метр равен энергетической яркости равномерно излучающей плоской поверхности площадью
Спектральная плотность энергетической светимости (спектральная плотность излучательности). Спектральная плотность энергетической светимости есть величина, равная отношению энергетической светимости
если излучение характеризовать длиной волны, или
если излучение характеризовать частотой волны. В соответствии с формулами (12.19) и (12.20) спектральная плотность энергетической светимости выражается в двух различных единицах:
и имеет две размерности:
Спектральная плотность энергетической освещенности (спектральная плотность облученности). Спектральная плотность энергетической освещенности есть величина, равная отношению энергетической освещенности узкому участку спектра, к ширине этого участка
если ширину участка спектра характеризовать интервалом длин волн
если ширину участка спектра характеризовать интервалом частот Положив в этих формулах
Следовательно, спектральная плотность энергетической освещенности выражается в тех же единицах, что и спектральная плотность энергетической светимости. По формулам (12.21) и (12.22) получим две размерности спектральной плотности энергетической освещенности, совпадающие с размерностями спектральной плотности энергетической светимости. Спектральная плотность энергетической силы света (спектральная плотность силы излучения). Спектральная плотность энергетической силы света — величина, равная отношению энергетической силы света, соответствующей узкому участку спектра, к ширине этого участка
если ширину участка спектра выражать через интервал длин волн
если ширину участка спектра выражать интервалом частот Из формул (12.23) и (12.24) найдем две единицы спектральной плотности энергетической силы света:
Размерности спектральной плотности энергетической силы света:
Спектральная плотность энергетической яркости (спектральная плотность лучистости). Спектральная плотность энергетической яркости — величина, равная отношению энергетической яркости
Положив в формулах (12.25) и
и получим две размерности этой величины:
Коэффициент излучения теплового излучателя (коэффициент черноты). Коэффициентом излучения
Из формулы (12.27) следует, что коэффициент излучения теплового излучателя — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах. Спектральная степень черноты. Спектральной степенью черноты
Очевидно, что спектральная степень черноты — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах. Коэффициент отражения. Коэффициентом отражения
Коэффициент отражения является величиной безразмерной и выражается в безразмерных единицах. Коэффициент поглощения. Коэффициентом поглощения а называют величину, равную отношению потока излучения
Из формулы (12.30) следует, что коэффициент поглощения — величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах. Коэффициент пропускания. Коэффициент пропускания
Коэффициент пропускания выражается в безразмерных единицах. Линейный показатель поглощения. Поглощение излучения веществом определяется по закону Бугера:
где Из формулы (12.32) следует, что произведение
Метр в минус первой степени равен линейному показателю поглощения вещества, при прохождении излучения, через которое на пути длиной излучения уменьшается в
Дисперсия показателя преломления. Дисперсия
Так как показатель преломления — величина безразмерная, то из (12.33) следует, что дисперсия показателя преломления выражается в метрах в минус первой степени
Относительная дисперсия. Относительной дисперсией
где Так как показатель преломления — величина безразмерная, то из формулы (12.34) следует, что относительная дисперсия есть величина безразмерная и, следовательно, выражается в безразмерных единицах. Коэффициент дисперсии среды (постоянная Аббе). Коэффициент дисперсии
Так как относительная дисперсия — величина безразмерная, то из (12.35) следует, что коэффициент дисперсии также является безразмерной величиной и, следовательно, выражается в безразмерных единицах. Единицы световых величинПри измерении световых величин следует учитывать одну их особенность. В отличие от рассмотренных выше энергетических величин излучения, измерение световых величин основано на физиологическом действии света и поэтому в значительной мере имеет субъективный характер. Дело в том, что излучения разных длин волн вызывают различное световое ощущение. Во-первых, излучениям разных длин волн соответствуют различные по цвету световые ощущения; во-вторых, излучения разных длин волн вызывают ощущения света различной интенсивности. При одном и том же потоке энергии наиболее сильное действие на глаз оказывает излучение с длиной волны Субъективность световых величин проявляется также в том, что разные люди по-разному ощущают отдельные участки спектра. Поэтому при измерении световых величин исходят из так называемой средней чувствительности глаза, которая устанавливается из сравнения индивидуальных чувствительностей глаза большого числа лиц, не страдающих дефектами зрения. Средняя чувствительность глаза характеризуется величинами: спектральной световой эффективностью и относительной Световой поток. Световым потоком
Положив
Эта единица называется люмен Из формулы (12.36) следует, что полный световой поток, испускаемый источником силой света
Размерность светового потока:
Спектральная световая эффективность (спектральный световой эквивалент потока излучения; видность излучения). Спектральной световой эффективностью энергии излучений
В этой формуле поток энергии Таким образом, спектральная световая эффективность есть величина, связывающая между собой количественные характеристики света как физического и физиологического явлений. Спектральная световая эффективность — величина субъективная. Эта субъективность проявляется в том, что, во-первых, числовое значение этой величины различно для разных людей; во-вторых, для одного и того же глаза она имеет различные значения для света различных длин волн. Чтобы подчеркнуть это различие, у ее обозначения ставят индекс К. Для глаза средней чувствительности Положив в формуле
Люмен на ватт равен спектральной световой эффективности, при которой поток энергии монохроматических излучений
Относительная спектральная световая эффективность (относительная видность). Относительной спектральной световой эффективностью
Из (12.38) следует, что относительная спектральная световая эффективность величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах. Освещенность. Освещенностью
Положив
Эта единица называется люкс
Светимость. Светимостью
Сравнение формул (12.39) и (12.40) показывает, что светимость выражается в тех же единицах, что и освещенность, т. е. в люксах, и имеет ту же размерность. Яркость. Яркостью
Положив
Кандела на квадратный метр равна яркости равномерно светящейся плоской поверхности площадью
Световая энергия. Световая энергия
Положив
Люмен-секунда равна световой энергии, соответствующей световому потоку
Понятия «световая энергия» и «энергия» не эквивалентны. Световая энергия равна произведению энергии излучения
Так как спектральная световая эффективность есть функция длины волны света, то при одной и той же энергии излучения световая энергия имеет различные значения. Для излучений с длиной волны больших Световая экспозиция. Световая экспозиция
Положив
Люкс-секунда равна световой экспозиции, создаваемой за время 1 с при освещенности
|
1 |
Оглавление
|