2. Фотометрія

2.1. Кількість енергії, що переноситься світлом крізь будь-яку поверхню за одиницю часу, називається потоком променистої енергії:

 

2.2. Світловий потік це потік променистої енергії, оцінюваний за зоровим відчуттям. Світловий потік, що випромінюється точковим джерелом у будь-який тілесний кут:

повний світловий потік точкового джерела

де І — сила світла точкового джерела.

2.3. Відношення світлового потоку Ф, що падає на поверхню площею S до цієї площі, називають освітленістю Е:

2.4. Освітленість поверхні точковим джерелом прямо пропорційна силі світла джерела, косинуса кута падіння променів і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела до поверхні:  

2.5. Характеристикою випромінювання протяжних джерел світла в заданому напрямі є яскравість. Яскравість чисельно дорівнює відношенню сили світла в заданому напрямі до проекції світної поверхні на площину, перпендикулярну до цього напряму:

де І — сила світла джерела S в напрямі φ до нормалі.

2.6. Світність це характеристика протяжного джерела світла за густиною випромінювання його поверхні. Вона чисельно дорівнює сумарному світловому потоку, що випромінюється з одиниці світної поверхні в усіх напрямах (тобто в тілесний кут 2π ср):

Для ламбертівських джерел світність пов'язана з яскравістю:

2.7. Одиниці вимірювання фотометричних величин СТІ у Міжнарод­ній системі одиниць.

Сила світла (основна величина): I = 1 кандела (кд).

Світловий потік ; якщо I = 1кд, тілесний кут стерадіан (ср), то = 1 люмен (лм.)

Повний світловий потік випромінюваний джерелом, силою світла І:

Освітленість поверхні Е, на яку падає світловий потік: .

Якщо Ф = 1 лм, S = 1 м², то Е = 1 лм/м² = 1 люкс (лк).

Світність поверхні R, що випромінює світловий потік Ф:

Якщо Ф = 1лм, S = 1 м², то R = 1 лм/м² = люкс (лк).

Яскравість В плоскої поверхні, що світиться: .

де  - кут між напрямком спостереження і нормаллю до поверхні.

Якщо І = 1 кд, S = 1 м²,  = 0, то В = 1 кд/м² = 1 нит (нт).

3. Інтерференція світла

3.1. Швидкість світла в середовищі: ,

де c – швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі; n – абсолютний показник заломлення середовища.

3.2. Оптична довжина шляху світлової хвилі: ,

де l – геометрична довжина шляху світлової хвилі в середовищі з показником заломлення n.

3.3. Оптична різниця ходу двох світлових хвиль: .

3.4. При накладанні двох монохроматичних хвиль однакової частоти результу­юча інтенсивність визначається за формулою

де І₁ – інтенсивність однієї хвилі, І₂ – інтенсивність другої хвилі, - різниця фаз когерентних хвиль; - оптична різниця ходу від двох когерентних джерел, які мають однакову фазу коливань; і - показники заломлення; і - шляхи відповідних хвиль; - довжина хвилі у вакуумі.

Довжина, час і радіус когерентності пов'язані співвідношення­ми: ;

де - ступінь монохроматичності світла: - кутовий розмір дже­рела. Граничний порядок інтерференції, який спостерігається, .

При відбитті світла від оптично більш густого середовища фаза хвилі змінюється стрибком на .

Ширина інтерференційної смуги:

,

де k - хвильове число,  - довжина інтерференційних хвиль.

для малих кутів: .

3.5. Оптична різниця ходу світлових хвиль, які відбиті від верхньої та нижньої поверхонь тонкої плоскопаралельної пластинки або плівки, яка міститься в повітрі (рис. 2.2.1)

, або ,

де d – товщина пластинки (плівки); i₁ – кут падіння; i₂ – кут заломлення.

Другий доданок у цих формулах враховує зміну оптичної довжини шляху світлової хвилі на при відбитті її від більш оптично щільного середовища.

Рис. 2.2.1. Явище інтерференції в тонких плівках

Якщо відбиття відбувається від середовища з меншою оптичною густиною, то оптичний шлях хвилі не змінюється.

3.6. Зв’язок різниці фаз коливань з оптичною різницею ходу світлових хвиль: .

3.7. Умова спостереження максимумів інтенсивності світла при інтерференції: (k = 0, 1, 2, 3,...).

3.8. Умова спостереження мінімумів інтенсивності світла при інтерференції

, або

_{3.9. Довжина хвилі, якій відповідає посилення інтенсивності хвиль (максимум інтерференції у відбитому світлі і мінімум у тому, що проходить): ,}

_{Довжина хвилі, якій відповідає послабленню інтенсивності хвиль (мінімум інтерференції у відбитому світлі і максимум у тому, що проходить): , де k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, …..}

3.10. Радіуси світлих кілець Ньютона у відбитому світлі (або темних у світлі, що проходить): ,

де k – номер кільця (k = 1, 2, 3, ...); R – радіус кривини поверхні лінзи, яка торкається плоскопаралельної скляної пластинки.

Радіуси темних кілець у відбитому світлі (або світлих у світлі, що проходить): .