3. Электромагнитные волны классифицируются по длине волны λ или связанной с ней частотой υ волны. Спектром электромагнитных волн называется полоса частот электромагнитных волн, существующих в природе.
Электромагнитные волны излучаются антеннами или атомами вещества. Длина волны излучения составляет обычно половину размера излучателя, поэтому спектр электромагнитного излучения достаточно широк (рис.9.5).
Рис.9.5
.
Спектр электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:
- радиоволны;
- инфракрасное излучение;
- оптическое излучение;
- рентгеновское излучение;
- гамма-излучение.
Между различными участками электромагнитного спектра нет резких границ.
Радиоволны излучаются и принимаются антеннами и делятся на:
• Длинные волны в интервале длин волн от десятков км до 1км (частота в диапазоне от 3 кГц до 300кГц);
• Средние волны в интервале длин волн от1км до 100м (частота в диапазоне 3 105 Гц – 3МГц);
• Короткие волны в интервале длин волн от 100м до 10м (частота в диапазоне 3106Гц-3107Гц);
• Ультракороткие волны (УКВ) с длиной волны меньше 10м (частота больше 3107гц=30Мгц).
Волны с длиной волны меньше, чем 1м (частота больше 300мгц) называются микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ - волны).
Оптическая область спектра включает инфракрасное (ИК) излучение, видимый свет и ультрафиолетовое (УФ) излучение. Оптическое излучение испускается при переходах в атомах электронов внешних орбиталей.
Оптический спектр занимает диапазон длин электромагнитных волн в интервале от 2·10-6м= 2мкм до 10-8м=10нм (по частоте от1,5·1014Гц до 3·1016Гц). Верхняя граница оптического диапазона определяется длинноволновой границей инфракрасного диапазона, а нижняя коротковолновой границей ультрафиолета.
Рентгеновское излучение возникает при торможении быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и пр.), а также в результате переходов электронов внутренних электронных оболочек атомов. Рентгеновское излучение составляют электромагнитные волны с длиной от 50 нм до 10-3нм.
Гамма-излучение является следствием явлений, происходящих внутри атомных ядер, а также в результате ядерных реакций. Гамма излучение составляют электромагнитные волны с длиной волны меньше 10-2 нм.
Лекция 10
Тема: Фотометрические характеристики света. Законы геометрической оптики.
Вопросы:1) Фотометрические характеристики света.
2) Законы геометрической оптики.
3) Линзы
1. Свет представляет собой видимый участок спектра электромагнитных волн, длины волн которых занимают интервал от 0.4 мкм до 0.76 мкм. Каждой спектральной составляющей оптического излучения может быть поставлен в соответствие определённый цвет. Излучение одного цвета (одной длины волны) называется монохроматическим. Цвет излучения изменяется по мере уменьшения его длины волны (увеличения частоты) следующим образом: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Красный свет, соответствующий наибольшей длине волны, определяет красную границу видимого спектра. фиолетовый свет - соответствует фиолетовой границе.
Белый
естественный свет – содержит всевозможное
излучение разных длин волн. Опыт
показывает, что физиологическое,
фотохимическое действие производит
электрическое поле волны, оно же вызывает
колебания в приемной антенне. Поэтому
плоскую электромагнитную световую
волну обычно представляют уравнением
E
= Acos
(wt
+kx),
где волновое число k
= 2π/λ.
Плоской называют волну, порождаемую
линейным протяженным источником света
и имеющую прямолинейный фронт волны
при своем распространении. От точечного
источника света распространяется во
все стороны сферическая волна, описываемая
уравнением
,
где a –
начальная
амплитуда, а r – расстояние от источника.
У плоской волны амплитуда постоянная, а у сферической убывает по мере удаления от источника. На достаточно удаленном расстоянии от точечного источника сферическая волна становится все более плоской, поэтому за основу берется уравнение плоской волны.
Линии, вдоль которых распространяется световая энергия, называются лучами. Интенсивность света в данной точке пространства – это среднее значение (по времени) потока энергии, переносимой световой волной.
Световой поток Ф – это энергия, излучаемая источником света в единицу времени
Ф = W/t.
Единица светового потока – люмен лм (энергетическая – ватт).
Сила света численно равна потоку излучения источника света, приходящемуся на единицу телесного угла
I = dФ/dΩ
или для точечного изотропного источника света I = Ф /4π, где Ф – полный световой поток во всех направлениях. Единица силы света – кандела кд (ватт на стерадиан – Вт/ср).
Яркость источника света – отношение силы света к площади светящейся поверхности
L = dI/dt.
Единица измерения яркости – кд/м².
Освещенность численно равна световому потоку, падающему на единицу поверхности
E = dФ/dS
Измеряется в люксах лк. Освещенность площадки светом, падающим под углом α к нормали к площадке, расположенной на расстоянии r от источника света (рис.10.1), можно выразить через силу света
Рис. 10.1