§5.3. Потери света в оптической системе

Прохождение светового потока через оптическую систему связано со световыми потерями. Падающий на преломляющую поверхность световой поток Ф в общем случае можно разделить на 3 части: Ф_{отраженный} , Ф_{поглощенный} , Ф_{пропускаемый} .

. (5.10)

Для количественной оценки доли соответствующего потока используют коэффициент отражения , поглощения альфа, пропускания тау.

; ; . (5.11)

Эти коэффициенты связаны равенством

_{Коэффициент отражения для малых углов падения. может быть определен по формуле:}

, (5.12)

где и – показатели преломления до и после преломления.

_{Значительное уменьшение коэффициента отражения и увеличения контрастности увеличения изображения достигается просветлением не склеенных преломляющих поверхностей. Просветление заключается в образовании преломляющей поверхности одной или нескольких прозрачных пленок, показатели преломления и толщина которых подобраны таким образом, чтобы энергия, отраженная от поверхности всех пленок, в результате интерференции была близка к 0. Преломленная часть светового потока распространяется в толще оптической среды и частично поглощается. Степень поглощения принято характеризовать коэффициентом поглощения альфа. Величины коэффициентов поглощения для различных категорий оптического стекла регламентированы по ГОСТ и составляют от 0,2 до 3 %. Коэффициент пропускания оптической среды толщиной l (см) при учете только потерь на поглощение определяется формулой:}

. (5.13)

Если световой поток проходит через ряд сред с коэффициентами пропускания , то вся система будет иметь коэффициент пропускания равный

. (5.14)

Глава V. Источники излучения

§6.1. Основные законы теплового излучения

Всякое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, излучает энергию. Превращение тепловой энергии в энергию излучения происходит в результате колебательных и вращательных движений молекул тела, а также при переходе электронов внешней орбиты атомов с одного уровня на другой. Это излучение называется тепловым, спектр теплового излучения сплошной. При падении излучения на тело часть излучения поглощается, увеличивая температуру тела. Тело, поглощающее весь падающий на него поток излучения независимо от спектрального состава и температуры, называется абсолютно черным телом. Поглощательная способность АЧТ при любой температуре равна 1. Излучение АЧТ определяется только температурой и не зависит от свойств вещества, из которого оно состоит. В природе нет тел, обладающих свойствами АЧТ для всех длин волн. Наибольшее распространение получила модель АЧТ в виде замкнутой полости с малым отверстием. Связь между излучательными и поглощательными способностями тел устанавливается законом Кирхгофа:

, (6.1)

где – спектральная плотность энергетической светимо­сти; – спектральный коэффициент поглощения. Величины и характеризуют аналогичные свой­ства АЧТ, т.е. представляет собой излучательную способность АЧТ.

Излучательная способность тела тем выше, чем выше поглощательная способность. При данной температуре АЧТ обладает максимальной излучательной способностью. Закон Планка определяет зависимость спектральной плотности энергетической светимости АЧТ от длины волны и температуры.

, (6.2)

где С₁=3.741510^-16 Втм²; С₂= 1.4387910^-2 мК.

Закон Стефана-Больцмана связывает полную интегральную энергетическую светимость АЧТ с его температурой. Полную светимость АЧТ получают интегрированием уравнения 6.2 в пределах длин волн от 0 до ∞.

, (6.3)

где =5.6710^-12 Вт/(см^-2К^-2).

Следовательно, энергетическая светимость АЧТ быстро увеличивается с ростом температуры. Закон смещения Вина показывает что излучательная способность АЧТ, имеющего температуру Т, достигает максимума на некоторой длине волны:

(6.4)

С’ = 2898 мкм*К

С ростом температуры максимум излучательной способности смещается в сторону коротких длин волн.