168. .Фотометрія. Сила світла, освітленість, світимість - визначення та одиниці виміру.

Фотометрія — розділ оптики, у якому розглядаються енергетичні характеристики світла в процесах його випромінювання, поширення та взаємодії із середовищем.

Світловий потік створюється джерелом світла. Фізична величина, що характеризує світіння джерела світла в певному напрямку, називається силою світла.

  Якщо джерело випромінює видиме світло рівномірно в усі боки, то сила світла обчислюється за формулою:

І= Ф/4π, де Ф — повний світловий потік, що його випускає джерело; п — стала величина, яка приблизно дорівнює 3,14.  За одиницю сили світла в Міжнародній системі одиниць (СІ) взято канделу (кд)

Фізична величина, яка чисельно дорівнює світловому потоку, що падає на одиницю освітленої поверхні, називається освітленістю.   Освітленість позначається символом Е та визначається за формулою:       Е=Ф/S,        де Ф — світловий потік; S — площа поверхні, на яку падає світловий потік.

У СІ за одиницю освітленості взято люкс (лк)   Один люкс — це освітленість такої поверхні, на один квадратний метр якої падає світловий потік, що дорівнює одному люмену:   1 лк = 1 лм/1м²

Світимість - це сумарний потік, який випромінюється одиницею поверхні назовні в усіх напрямках. , M=Ф/А [M]=[лм/м²]. Світимість в точці поверхні, відношення світлового потоку, витікаючого від малого елементу поверхні, який містить дану крапку, до площі цього елементу. Одна з світлових величин . Одиниця С. в системі СІ — люмен на квадратний метр ( лм/м ²). Аналогічна величина в системі енергетичних величин називається енергетичною С. і вимірюється в Вт/м-код 2 .

169. . Геометрична оптика.

Геометри́чна о́птика — розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення світлових променів.

Геометрична оптика розглядає світло, абстрагуючись від його хвильової природи. Предмети, які впливають на розповсюдження променів — це прозорі й непрозорі поверхні, дзеркала й лінзи.

Особливий розділ геометричної оптики складає параксіальна оптика, в якій розглядаються світлові промені, які проходять близько до осі циліндричносиметричної системи, наприклад, лінзи.

Важливим оптичним приладом є кришталик людського ока.

Променеве наближення, засноване на законах геометричної оптики, просто, наочно, дає якісне уявлення про процеси поширення в світловодах, дозволяє зробити деякі кількісні оцінки. У геометричній оптиці світлові хвилі зображуються променями, спрямованими по нормалі до хвильової поверхні. В оптично однорідних середовищах промені прямолінійні. При падінні світлової хвилі на плоску межу розділу двох середовищ з різними значеннями відносної діелектричної проникності е (або показника

заломлення n) в загальному випадку з'являються пройшла (переломлена) і відбита хвилі, при цьому передбачається, що обидві середовища не поглинають світло (рис. 7.3). Кути падіння, відбивання і заломлення пов'язані співвідношенням, відомим як закон Снеллиуса

Закон прямолінійного поширення світла. Відповідно до цього закону світло між двома точками в однорідному і ізотропному середовищі (у середовищі, оптичні властивості якої не залежать від положення точки і від напрямку променя) поширюється по прямій, що з'єднує зазначені точки.

Закон прямолінійного поширення світла не застосовується в тих випадках, коли пучок променів проходить крізь діафрагму з дуже малим отвором, край будь-якої діафрагми чи коли на шляху пучка поміщена мала непрозора перешкода. Кут відхилення , викликаний дифракцією, залежить від багатьох факторів .

Закон незалежності поширення світлових пучків. Окремі промені і пучки, зустрічаючись і перетинаючись один з одним, не роблять взаємного впливу. У геометричній оптиці вважають , якщо кілька пучків падають на ту саму площадку чи сходяться в одній крапці, то дії цих пучків складаються. Інтерференцією при цьому зневажають. Явища інтерференції і дифракції необхідно враховувати при аналізі процесу утворення зображення, тому що це дозволяє пояснити розподіл світлової енергії в кухоль розсіювання і судить про якість зображення.

Закон відбивання світла. падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з перпендикуляром до відбивної поверхні, опущеним у точку падіння променя Другий закон відбивання світла: кут відбивання дорівнює куту падіння променя

Закон заломлення світла. Промені світла при переході з одного прозорого середовища в інше на межі їх розділу не тільки частково відбиваються, але і заломлюються Добуток показника заломлення середовища на синус кута, утвореного променем з нормаллю, вважається постійним при переході променя з одного середовища в інше, тобто

n sin = n' sin '

Промінь падаючий і промінь заломлений обернені. У тих випадках, коли світло поширюється з більш щільного оптичного середовища в менш щільну (n' < n) при визначених значеннях кутів падіння _m може відбутися явище повного внутрішнього відображення, що полягає в тому, що пучок не проходить в друге середовище, а відбивається від межі їх розділу. Граничне значення кута падіння _m при якому промінь починає ковзати по границі розділу, визначають за формулою:

sin _m = n'/n. (2)

Принципом Ферма (1660 р.), або принцип найменшого оптичного шляху : якщо промінь світла падає з точки А до точки В, то він рухається таким шляхом, для проходження якого потрібно найменший час.