Билет 5 Основные фотометрические величины и единицы.

Фотометрия – раздел физики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников.

В фотометрии используются:

1. Энергетические величины. Они характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приемнике излучения.

2. Световые. Характеризует физиологические свойства света и оценивается по воздействию на глаз и приемники излучения.

Энергетические величины:

Поток излучения Ф_с – величина , равная отношению энергии излучения ко времени, за которое это излучение произошло.

Ф_е = [Вт]

Энергетическая светимость – величина, равная отношению потока излучения, испускаемого поверхностью к площади сечения, через которую этот поток проходит.

R_с = [Вт/м ²]

Часть пространства, ограниченная конической поверхностью, называется телесным углом. Угол является центральным телесным, если вершина совмещена с центром сферы.

Энергетическая сила света – величина, равная отношению потока излучения источника к темному углу, в пределах которого это излучение распространяется.

I_e = [Вт / ср]

Энергетическая яркость (лучистость) – величина, равная отношению энергетической силы света элемента излучающей поверхности к площади проекции этого элемента на плоскость перпендикулярную направления наблюдения.

B_e = [Вт/(ср*м²)]

Энергетическая освещенность (облученность) – характеризует величину потока излучения, падающего на единицу освещенной поверхности.

Е_е = [Вт/м²]

Световые величины:

Различные приемники используемые для оптических измерений обладают селективностью (избирательностью). Для каждого из них имеется характерная кривая чувствительности к энергии различных длин волн.

Световые измерения, являясь субъективными отличаются от объективных энергетических. Для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света. Основная световая единица – сила света. Измеряется [канделла].

Световой поток Ф – определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению , т.е. под действием на сенситивный приемник света.

[Ф] = [люмен] = [Лм]

1 Лм – световой поток испускаемый точечным источником света силой света в 1 Кд внутри телесного угла 1 ср.

Светимость

R = [Лм/м²]

Яркость светящейся поверхности в направлении наблюдения называется величина равная отношению силы света в этом направлении к площади проекции этой поверхности на плоскость перпендикулярную направлению.

B= где - угол между нормалью поверхности и направлением наблюдения

[Kg/м²]

Освещенность Е – величина равная отношению светового потока, падающего на поверхность, к площади этой поверхности.

Е= [Лк-люкс]

Билет 6 Интерференция света.

Когерентными называются волны, которые:

1. Имеют одинаковую частоту(длину волны);

2. Разность фаз которых не меняются с течением времени;

3. Колебание волн происходит в одной плоскости;

Этому условию удовлетворяют монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной определенной строгой частоты.

Для световых волн справедлив принцип суперпозиции.

Тогда результирующая напряженность электрического (магнитного)поля двух световых волн, проходящих через одну и туже точку равна сумме напряженностей электрических (магнитных) полей каждой из волн.

Основное действие света связано обычно с вектором Е далее будем рассматривать только эту компоненту.

Пусть даны две монохроматические волны.

E₁ = A₁cos(w₁t+φ₁)

E₂ = A₂cos(w₂t+ φ₂)

φ1 φ2 –начальные фазы

Т.к. рассматриваем когерентные волны, имеем:

w1=w2

φ1-φ2=const(t)

Тогда амплитуда результирующих колебаний будет определяться:

A²= A² ₁₊ A² ₂+ 2A₁ A₂cos(φ1-φ2)

Т.к. cos(φ1-φ2) имеет постоянное во времени, но свое для каждой точки пространства:

I ` A²

I= I₁₊ I₂+ 2 cos(φ1-φ2)

Точка, где cos(φ1-φ2)>0 => I>I₁₊ I₂

Если cos(φ1-φ2)<0 => I<I₁₊ I₂

При наложении двух или нескольких когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают mах, а в других min интенсивности.

Это явление называется интерференцией световых волн.

В случае некогерентных волн, когда разность фаз меняется с течением времени, среднее значение cos(φ1-φ2)=0. Тогда интенсивность результирующей волны постоянна и равна сумме интенсивностей.

I=I₁₊ I_2,

Если I₁ = I₂

I =2I₁

В случае когерентных волн cos(φ1-φ2)!=0, а имеет постоянное во времени и для каждой точки пространства свое значение, то при I₁ = I₂ интенсивность результирующей волны будет:

cos(φ1-φ2)=1 => I=4I₁ - max

cos(φ1-φ2)=-1 => I=0 – min