Раздел 1 источники света и осветительные приборы

Тема 1.1 Основы светотехники

Студент должен знать:

- основные световые величины, их соотношения;

- измерение световых величин.

Оптическое излучение. Энергетическая и световая системы величин. Оптические и световые характеристики тел.

Основные понятия и величины

1 Оптическое излучение

Излучение (радиация) является одной из форм су­ществования материи в виде электромагнитного поля.

Фотон — элементарная частица излучения, энергия которой (квант) равна

ε= hv,

где h=6,626-10^-34 Дж-с— постоянная Планка;

v — частота излучения, Гц.

В вакууме фотоны движутся со скоростью с₀≈2,9979-10⁸ м/с (скорость света).

Генераторами излучения являются движущиеся молекулы и атомы вещества.

Излучение

Монохроматическое (од­нородное) Сложное излучение представляют

- получить на практике нельзя состоящим из совокупности

- понимают совокупность выделяемых монохроматических излучений.

и сточником излучения фото­нов, обладающих

практически одинаковой длиной волны.

Светотех­ника имеет дело с оптическим излучением, т. е. электро­магнитным излучением с длинами волн примерно от 1 нм до 1 мм, лежащими в области между рентгенов­скими лучами и радиоизлучением.

Оптическая область спектра делится на:

Ультрафиолетовое излучение — длины волн монохроматических составляющих лежат в пределах от 1 до 380 нм.

Видимое излучение (свет) — излучение, которое, по­падая на сетчатую оболочку глаза, может вызвать зри­тельное ощущение (ощущение — превращение энергии внешнего раздражителя в факт сознания). 380—780 нм.

Инфракрасное излучение имеет длины волн моно­хроматических составляющих, большие длин волн види­мого излучения (но не более 1 мм).

Совокупность монохроматиче­ских излучений, входящих в состав сложного излуче­ния—спектр излучения.

Спектр излучения может описываться графической, аналитической или табличной зависимостью.

Виды спектра: источники излучения могут иметь сплошной, полосатый, линейча­тый спектр или спектр, имеющий сплошную и линейча­тую составляющие.

Сплошной спектр — спектр, у которого монохрома­тические составляющие заполняют без разрывов интер­вал длин волн, в пределах которого происходит излу­чение.

Полосатый спектр — спектр, монохроматические со­ставляющие которого образуют дискретные группы (полосы), состоящие из множества тесно расположен­ных линий.

Линейчатый спектр — спектр, состоящий из от­дельных, не примыкающих друг к другу монохромати­ческих излучений.

Мощность излучения характеризуется - потоком излучения Ф_е т. е.

Ф _е =dQ_e/dt;

Ф_е(λ, dλ) = dQ_e(λ, dλ) /dt,

где dQ_e, dQ_e(λ, dλ)— энергии сложного и монохрома­тического излучений, испускаемые за время dt;

Ф_е и Ф_е(λ, dλ) — потоки сложного и монохроматического из­лучений, Вт.

Монохроматический поток излучения иногда изме­ряется также числом квантов в единицу времени.

Для описания распределения потока излучения по спектру пользуются спектральной плотностью потока излучения

Ф_еλ =dФ_е(λ, dλ) /dλ

Во многих случаях размеры источника излучения намного меньше расстояния от него до облучаемого объекта, поэтому можно рассматривать условный точечный источник излучения, т. е. такой, размеры которого настолько малы по сравнению с рас­стоянием до приемника, что ими можно пренебречь при расчетах.

Излучение источника распространяется в некотором телесном угле.

Телесный угол ω. Мерой телесного угла с вершиной в центре сферы r является отношение площади сфери­ческой поверхности dA, на которую он опирается, к квадрату радиуса сферы.

За единицу телесного угла — стерадиан (ср) принят телесный угол, вырезающий участок сферы, площадь которого равна квадрату ее радиуса. Элементарный зональный телесный угол dω ограничен двумя соосными коническими поверхностями, образующие которых смещены на угол dα:

dω =dA/r² = 2π sinαdα.