V спектра и плавно уменьшается до

нуля при переходе к инфракрас­ному (к > 760 нм) и ультрафиолетовому (к < 400 нм) излучениям (рис. 251). Мощность оптического излучения, оцениваемая по зри­тельному ощущению, называется световым потоком Ф.

Источник света считается точечным, если он посылает свет рав­номерно по всем направлениям и его размеры много меньше рассто­яний, на которых оценивается его действие. Сила света I источни­ка измеряется световым потоком, распространяющимся от источни­ка в пределах телесного угла в один стерадиан: / = Ф/Q. Полный световой поток, распространяющийся по всем направлениям (т. е. в телесном угле Q = 4л.), связан с силой света соотношением

Ф = 4л./. (9)

Основная единица световых (фотометрических) величин единица силы света кандела (кд). Это сила света определенного источника, принимаемого за эталон между­народным соглашением. Единица светового потока люмен — это световой поток от источника си­лой света 1 кандела, распростра­няющийся в телесном угле 1 сте­радиан.

Освещенностью Е поверх­ности называется отношение све­тового потока Ф, падающего на некоторый участок поверхности, к площади S этого участка: Е = Ф/S. Единица освещенно­сти — люкс. Освещенность равна

одному люксу, если на один квадратный метр равномерно освещенной поверхности приходится поток один люмен. Освещенность поверх­ности, расположенной перпендикулярно лучам от источника (точка А на рис. 252), обратно пропорциональна квадрату расстояния от ис­точника:

E = I/h². (Ю)

Освещенность поверхности при наклонном падении лучей (точка В на рис. 252) зависит от угла падения а:

/ cos а / ^ ^

COS³ a.

Здесь г = ft/cos a — расстояние от источника до точки наблюдения В, h — высота источника над освещаемой плоской поверхностью. В случае нескольких независимых (некогерентных) источников осве­щенность какой-либо поверхности равна сумме освещенностей, со­здаваемых каждым источником в отдельности.

Для измерения освещенности служат специальные приборы — фотометры, действие которых может быть основано на разных фи­зических принципах. Одна из разновидностей фотометра — фотоэк­спонометр, используемый для определения экспозиции при фотогра­фировании.

• Какие ограничения накладывает волновая природа света на примени­мость представлений геометрической оптики?

• Почему в камере-обскуре при уменьшении размеров отверстия резкость изображения сначала увеличивается, а затем начинает уменьшаться вплоть до полного размывания и получения равномерно освещенного экрана?

• При каком диаметре отверстия камеры-обскуры резкость изображения будет наибольшей?

• Докажите, что выходящий из одной точки пучок лучей после преломле­ния на плоской границе перестает быть гомоцентрическим.

• При каких условиях лучи, проходящие через оптическую систему, мож­но считать параксиальными?

• Докажите, что фокусное расстояние вогнутого сферического зеркала равно половине его радиуса кривизны.

• Объясните, почему мы видим отчетливые изображения предметов в про­извольных кривых зеркалах (вспомните «комнату смеха»), хотя здесь участвуют явно не параксиальные пучки лучей. Чем в этом случае вы­званы геометрические искажения изображений?

• Проделайте построение изображений предмета, создаваемых тонкой линзой, для разных положений предмета относительно линзы и убеди­тесь в справедливости утверждений, приведенных в тексте этого пара­графа без доказательства.

• Объясните, почему при диафрагмировании объектива фотоаппарата уве­личивается глубина резко отображаемого пространства?

• Чем определяется предельно достижимое увеличение оптического микро­скопа?

• Что такое нормальное увеличение телескопа? Почему при наблюдении протяженных предметов нецелесообразно применять увеличения, превы­шающие нормальное?

• Поясните, почему с помощью оптической системы принципиально не­возможно добиться увеличения освещенности наблюдаемого изображе­ния предмета.

• Объясните аналогию между конденсором проекционного аппарата и линзой-коллективом телескопа.

• Почему при наблюдении в лупу или микроскоп сокращается глубина резкости, т. е. одновременно отчетливо видны предметы, находящиеся почти на одинаковом расстоянии? Почему в зрительной трубе или би­нокле наблюдается обратный эффект?

• Почему при наблюдении в бинокль сильно искажается перспектива? Опишите и объясните эффект «перевернутого» бинокля, когда в него смотрят с обратной стороны.

• Почему в телескоп яркие звезды можно увидеть даже днем? Обсудите этот вопрос с точки зрения освещенности изображения звезды и фона (голубого неба).

• Покажите, что формулы (10) и (11) для освещенности поверхности сле­дуют непосредственно из определений освещенности, светового потока и силы света.