2 Основы светотехники
Условием для овладения оптическими и фотографическими процессами является знание основополагающих определений и закономерностей светотехники.
2.1 Оптическое излучение
Свет – это часть электромагнитного излучения.
Электромагнитное излучение охватывает очень большой интервал длин волн: от космического и гамма-излучения до радио и звуковых частот.
В широком смысле светом принято называть электромагнитное излучение, составляющее оптическую область спектра, в которую входят ультрафиолетовое (от 10 до 380 нм), видимое (от 380 до 780 нм), и инфракрасное (от 780 нм до 1 мм) излучения.
Ультрафиолетовое излучение дает самые мощные фотоны и обладает сильным фотохимическим действием.
Излучения видимого света, несмотря на довольно узкий интервал, позволяют видеть все многообразие окружающего нас мира.
Человеческий глаз практически не воспринимает излучения с крайними диапазонами длин волн (они оказывают на глаз слабое воздействие).
На практике видимым светом принято считать излучение с диапазоном длин волн 400-700 нм. Это излучение обладает значительным фотофизическим и фотохимическим действием, но меньшим, чем ультрафиолетовое.
Минимальной энергией из всей оптической области спектра обладают фотоны инфракрасного излучения. Для этого излучения характерно тепловое действие и, в значительно меньшей степени, фотофизическое и фотохимическое действие.
Отдельные длины волн в видимой части спектра ощущаются как цвета.
Красный свет имеет наибольшую длину волны. Далее она уменьшается от оранжевого до фиолетового цвета (К-О-Ж-З-Г-С-Ф). Белый свет содержит излучения всех длин волн видимого спектра.
Существует две теории для объяснения физических свойств света: волновая Кристиана Гюйгенса и квантовая Макса Планка. Первая лучше описывает такие явления, как поляризация, дифракция, цвет, а вторая – фотографические процессы и процессы переноса энергии.
По теории Максвелла, излучение распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны, представляющей собой периодические колебания напряженности электрического и магнитного полей. Электрический вектор Е и магнитный вектор Н, выражающие относительные напряженности полей, находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях и оба перпендикулярны направлению распространения волны (рис. 2.1).
Рисунок 2.1 – Схематическое изображение электромагнитной волны
В квантовой теории всякое электромагнитное излучение рассматривается как поток частиц, называемых фотонами. Фотон существует только в движении и обладает энергией, массой и волновыми свойствами, которые характеризуются частотой νф или длиной волны λф.
Планк показал, что энергия фотона (квант энергии излучения – ε) определяется по формуле
где h – постоянная Планка (h = 6,626-10-34 Дж с); νф – частота излучения.
Масса фотона mф определяется согласно выражению
где с – скорость распространения излучения.
Движение фотона сопровождает волновой процесс:
Виды излучения.
1) Монохроматическое (простое) – излучение, характеризующееся одним значением частоты или длины волны. Излучение в интервале длин волн Δλ < 10 нм называется однородным.
2) Сложное излучение – это излучение, состоящее из совокупности монохроматических излучений разных частот. В сложном излучении составляющие его простые излучения пространственно не разделены. Глаз и многие другие приемники реагируют на суммарное действие этих составляющих.
Совокупность монохроматических или однородных излучений образует спектр (в переводе с латинского – видимый). Различаются сплошные (непрерывные) спектры, характерные для тепловых излучателей, линейчатые, полосковые и смешанные – для дуговых и газоразрядных источников света.
В репродукционной технике модулированный свет является носителем информации при экспонировании фототехнических пленок и формных пластин.