2. Светотехнические характеристики света.

Светотехнические характеристики света вводятся так же как и энергетические.

1.Сила света - определяет оцениваемый по зрительному ощущению лучистый поток:

I= .

Единица измерения Кандел – кд.

Кандел имеет эталон: 1 кд – это сила света источника, излучающего в заданном направлении и частоте 510¹⁴ Гц (555 нм) лучистый поток, величина которого составляет 1/683 Вт/ср.

2.Световой поток:

dФ_v = I_vd.

Единица измерения Канделстерадиан= люмен, лм.

3.Поверхностная плотность светового потока, излучаемого источником, называется светимостью:

М_v = .

Единица измерения: люмен на квадратный метр - .

4.Освещенность  поверхностная плотность светового потока, падающего на освещаемую поверхность:

Е_v = .

Единица измерения люмен на квадратный метр - , который называется люкс, лк.

5.Яркость источника-

L= ,

Единица измерения: люмен на квадратный метр на стерадиан - .

6. Ламбертовский источник света - источник, яркость которого одинакова по всем направлениям, в этом случае яркость и светимость связаны законом Ламберта:

М=pL.

Закону Ламберта строго подчиняется только абсолютно черное тело. Абсолютно черное тело – такое тело, поглощательная способность которого равна 1 для всех частот.

Абсолютно черное тело называется полным излучателем.

Ламбертовский источник еще называют косинусным.

2.Геометрическая оптика

Раздел оптики, представляющий собой математическое описание световых лучей в соответствии с принципами евклидовой геометрии и четырьмя физическими законами (отражения и преломления) называют геометрической оптикой.

Правило знаков:

у отражающая или преломляющая поверхность

начало координат

луч

х

а О а

Радиусы кривизны отсчитывают от поверхности к центру кривизны.

Таким образом, все расстояния, отсчитываемые по ходу луча, берутся со знаком «+», в противном случае – со знаком «-«.

1.Показатель преломления n некоторой среды:

n=c/v,

где с - скорость света в вакууме, v - фазовая скорость в данной среде.

Показатель преломления характеризует оптическую плотность среды.

2.Основные законы геометрической оптики

а) Закон прямолинейности распространения света ( в однородной среде).

б) Законы отражения света: угол отражения света равен его углу падения,

-q^¢=q

и оба луча лежат в одной плоскости с нормалью к поверхности раздела.

в) Законы преломления света: луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к преломляющей поверхности, восстановленным в точке преломления. При преломлении света на границе раздела двух изотропных сред с показателями преломления n₁ и n₂ выполняется условие

n₁sin(q₁)=n₂sin(q₂) (закон Снелла)

При падении света на границу раздела с оптически менее плотной средой

(n₁ > n₂ ) угол q₂ может достигнуть 90⁰ , при этом q₁ - предельный угол падения:

sin (q_1пр)= n₂ / n₁.

При q₁ >q_1пр наблюдается полное внутреннее отражение

3. Связь коэффициента отражения с показателями преломления:

r= .

4. Связь коэффициента пропускания с показателями преломления:

t= .

5.Принцип Ферма: свет распространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется экстремальное время:

t= ,

где L = называют оптической длинной пути.

В однородной среде

L=n l,

где s - геометрическая длина пути.

6. Формула тонкой линзы( c учетом правила знаков):

Для линзы:

а - расстояние от источника S до линзы,

а^– расстояние от линзы до изображения,

f – расстояние от линзы до заднего фокуса.

а) для тонкой собирающей линзы (действительное изображение):

а а^

у

О F О F^ О

у

б) для тонкой собирающей линзы (мнимое изображение):

Знак а зависит от положения предмета и может быть как больше 0 при а  f, так и меньше 0 при |a|  f , т.е. изображение может быть соответственно действительным и мнимым.

Коэффициент увеличения Г в случае положительности описывает прямое изображение, а в случае отрицательности – перевернутое.

Если  Г -изображение уменьшенное, в противном случае – увеличенное.

а^0

а

у0

у

O F О F^ О

f f

в ) для тонкой рассеивающей линзы

а

y y0

^

O F О F^ О

а0

,

f и a – отрицательные, поэтому а0 – изображение всегда - мнимое.

Г=  0 и  1, т.е. изображение всегда прямое, уменьшенное.

7.Оптическая сила тонкой линзы Ф:

Ф =

R₂0

O O₁ O₂

R₁0

R₂0



O₂ O O₁

R₁0

R₁0 R₂0



O₁ O O₂

R₂0

0 O₂ O₁

R₁0

Единица измерения диоптрия, дптр.

Линза с f > 0- собирающая,

линза с f< 0- рассеивающая.

8.Формула зеркала( с учетом правила знаков):

_{9.Коэффициент увеличения зеркала:}

_.

_{а) для выпуклого зеркала (R0)}

_В

_В

_{О А Р А С О}

_{а а}

_,

_{При а0, а всегда больше 0,т.е. изображение в выпуклом зеркале всегда за зеркалом ( мнимое)}

_{- изображение всегда прямое.}

_{При R получаем плоское зеркало, формула которого аа, Г=1.}

_:

_{б)для вогнутого зеркала}

_A

_{С F}

_{О Р О}

_A

_{в)для вогнутого зеркала}

_A

_{С Р}

_F

_A

г ) для вогнутого зеркала

_A

_A

_{О О}

_{С F}

Анализ _{во всех этих случаях позволяет определить знак, а по знаку а положение изображения относительно зеркала.}

10.Оптическая сила преломляющей поверхности:

Ф=

11.Оптическая сила отражающей поверхности:

Ф= - .

12.Поперечное увеличение линзы

Г= = ,

где у¢ и у –поперечные размеры изображения и самого предмета.

13.Оптическая сила толстой линзы

Ф=Ф₁+Ф₂- .

14. Положение главных плоскостей отсчитывают от сферических поверхностей:

.