Л.Г. Бебчук , Ю.В. Богачев, С.В. Бодров, В.И.Кузичев, Л.И. Михайловская - Сборник задач по курсу «Прикладная оптика», страница 9

Относительнаяспектральная чувствительность приёмника к излучению лазера 0,8. Площади,ограниченные кривымиM eλ (λ) S (λ)иM eλ (λ) V (λ) ,составляют 250 мм2 и 50 мм2.Определить поток излучения, даваемый лазером, если реакция приемника1,64 мкА и весь поток попадает на приемник.8.17. Лазер дает монохроматическийпоток излучения1 мВт.Излучение лазера регистрируется приёмником, характеристики которогоприведены в задаче 8.16. Относительная спектральная чувствительностьприёмника к излучению лазера 0,5. Определить реакцию приёмника, есливесь поток излучения от лазера поступает на приёмник.8.18.

Монохроматический источник излучения диаметром 0,2 миэнергетической яркостью 100 Вт.ср–1.м–2 расположен на расстоянии 10 м отпереднего фокуса оптической системы. Имеющей относительное отверстие1:1, диаметр входного зрачка 100 мм и коэффициент пропускания 0,8. Вплоскости изображения источника установлен приёмник, характеристикикоторогоприведенычувствительностьквзадачеизлучению8.16,аотносительнаямонохроматическогоспектральнаяисточника0,5.Определить реакцию приёмника на излучение источника, если диаметр егосветочувствительной поверхности 2,5 мм.

Какова будет реакция болометра,установленного в плоскости изображения этого же источника, если егоинтегральная чувствительность 0,1 В.Вт–1и диаметр светочувствительнойповерхности 1 мм ? Поглощением излучения в атмосфере пренебречь,линейное увеличение в зрачках 1.8.19. Излучениебесконечноудаленногомонохроматическогоисточника с энергетической яркостью 1000 Вт.ср –1 . м –2 и угловым размером0,02 регистрируется оптической фотоэлектрической системой с фокуснымрасстоянием 200 мм и коэффициентом пропускания 0,7. В плоскостиизображения источника установлен приёмник излучения, характеристикикоторогоприведенывзадаче8.16,диаметрсветочувствительнойповерхности 2 мм, относительная спектральная чувствительность 0,8.Определить относительное отверстие оптической системы, при которомреакция приёмника будет 0,114 мкА. Найти реакцию приёмника, если притом же диаметре входного зрачка оптической системы её фокусноерасстояние будет 80 мм. Коэффициент пропускания атмосферы 0,2.8.20.

Тепловой источник в форме круглого плоского диска диаметром20 мм имеет температуру 1200К. Оптическая система с фокуснымрасстоянием 60 мм и диаметром входного зрачка 20 мм проецируетизображение источника на светочувствительную поверхность приёмника слинейным увеличением –0,2. Коэффициент пропускания оптической системы0,8, линейное увеличение в зрачках 1. Излучение источника регистрируетсяболометром с интегральной чувствительностью 1 В.Вт–1и диаметромсветочувствительной поверхности 3 мм.Определить коэффициент тепловогоизлучения источника, если реакция болометра на излучение источника3,07 мВ.8.21. Излучение теплового источника, имеющего диаметр 1 м икоэффициент теплового излучения 0,54 , регистрируется оптическойфотоэлектрической системой.

Характеристики оптической системы: диаметрвходного зрачка 500 мм, относительное отверстие 1:2, коэффициентпропускания 0,8. Излучение источника регистрируется болометром синтегральнойчувствительностью200мВ.Вт–1идиаметромсветочувствительной поверхности 2 мм. Болометр установлен в плоскостиизображения источника. Определить температуру источника, если реакцияприёмника на излучение источника 36 мкВ,а расстояние от переднегофокуса оптической системы до источника 200 м. Линейное увеличение взрачках 1, коэффициент пропускания атмосферы 0,6.8.22. Определить основные характеристики оптической системыастрогида, предназначенного для слежения за планетой Венера, звезднаявеличина которой –4,77 ,на фоне ночного неба яркостью 10-4 кд.м–2.Приёмник излучения установлен в задней фокальной плоскости оптическойсистемыи имеет интегральную чувствительность 20 А.

Мм–1, диаметрсветочувствительной поверхности 20 мм. Реакция приёмника на излучениеВенеры должна составлять 5,6 мкА, на излучение от ночного неба 0,08 мкА.Коэффициент пропускания атмосферы 0,8 , оптической системы 0,8. Считать,что интегральная чувствительность приёмника одинакова для обоихизлучателей.Глава 9. ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ И ПРОЕКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫОсновные формулы, необходимые при решении задач этой главы.Сила света источника:ΦΦV- источник света шар; I ≈ V - источник света плоский;I ≈V 4πV 2πΦI ≈ V - источник света цилиндр , где Фv – световой поток.V π2IГабаритная яркость источника света L = V , где Q – площадьV Qпроекций светящегося тела на плоскость, перпендикулярную к оптическойоси.Дистанция оформления светового пучка прожектора, начиная скоторой освещенность становится функцией расстояния p:P = D f ' , где D – диаметр выходного зрачка прожектора, d –O dдиаметр светящегося тела источника света,f’ – фокусное расстояниеоптической схемы прожектора.Сила света прожектора IV , ПР⎛ D⎞⎜ ⎟=I τV О.С ⎜⎝ d ⎟⎠2, где τос – коэффициентпропускания оптической системы.Освещенность, создаваемая прожектором на расстоянии р от негоIE = τ a VΠΡ , где τа – коэффициент пропускания атмосферы.VP2Освещенность в плоскости изображенияЕv = π .Lv .τoc .sin2 σ΄Α ,где Lv – габаритная яркость источника света, σ΄Α – апертурный уголоптической системы в пространстве изображения.Освещенность на экране проекционной системыгдеτLπE =,V 4K 2 (1 − β) 2τ – коэффициент пропускания оптической системы, β – увеличениепроекционногообъектива,К–диафрагменноечислообъективавпространстве изображения.Для осветительной системы микроскопа справедлив следующийинвариант: I = sin σкол d = 2y Aоб , где σкол – апертурный угол коллектора –первая часть осветительной системы микроскопа, расположенной ближе кисточнику света.Задачи9.1 Лампа накаливания К 127-300 с плоским телом накала размером8,5 х 8 мм2 создает световой поток 6450 лм.

а) Определить освещенность наэкране, расположенном на расстоянии 10 м от тела накала лампы.Восколько раз возрастёт освещенность на экране, если использовать линзудиаметром 100 мм ?Источник света расположен в передней фокальнойплоскости линзы, а экран – на расстоянии 10 м от линзы.

Потерями света иаберрациями линзы пренебречь. б) Определить фокусное расстояние линзы,если допустимый угол расходимости лучей не должен превышать 2о.в) Определить, в каких пределах расстояний от линзы освещенность в центреэкрана будет оставаться постоянной ?9.2. Дуговой источник света имеет габаритную яркость 200 Мкд/м2.Определить диаметр выходного зрачка прожектора, при котором нарасстоянии 1 км была бы создана освещенность 3,5 лк. Коэффициентпропускания оптической системы τос = 0,8 , а атмосферы τат = 0,7.9.3. Светящееся тело накала лампы СЦ-61, имеющую форму цилиндрас сечением 2,8 х 2 мм2 и световой поток 250 лм, проецируется на экран сувеличением 9х объективом с относительным отверстием 1:4.

Определитьосвещенность на экране, считая объектив тонким, а потерями светапренебречь.9.4. Плоское тело накала лампы площадью 10 х 10 мм2 проецируется сувеличением 4х на экран, расположенный на расстоянии 1250 мм от теланакала.Определитьфокусноерасстояниетонкойлинзы.Каковаосвещенность на экране, если световой диаметр линзы 30 мм, а световойпоток лампы 11000 лм ?9.5.Оптическаясистемафотоувеличителясостоитизлампынакаливания с яркостью матированной поверхности колбы 2500 кд/м2,конденсора и объектива «Индустар 51У».

Коэффициент пропусканияоптической системы τос = 0,6. Фокусное расстояние объектива f’ = 54,7 мм.Определить освещенность на столе увеличителя при диафрагменном числе5,6 , если формат негатива 24 х 36 мм2, а изображения 12 х 18 см2. Выходнойзрачок объектива расположен на расстоянии 1,1 ммза задней главнойплоскостью объектива, а увеличение в зрачках βр = 1х.9.6 При помощи эпипроекции необходимо получить освещенность 4лк на экране с увеличением 10х. В приборе используется объектив сотносительным отверстием 1:2. Коэффициент отражения предмета ρпр = 0,8 ,а пропускание оптической системыτ = τос ρзер = 0,7. а) Определитьнеобходимую освещенность предмета. б) Определить силу света четырехисточников, расположенных на расстоянии 250 мм от центра предмета подуглом 45о , обеспечивающих в центре предмета эту освещенность.9.7 В диапроекторе используется лампа К220-100 с размером плоскоготела накала 8 х 8 мм2 и световым потоком 1650 лм.

Объектив диапроектора(его считать тонким) имеет фокусное расстояние 80 мм и относительноеотверстие1:4.Коэффициентпропусканияоптическойсистемы0,7.а) Определить освещенность экрана, расположенного на расстоянии 3 м отобъектива проектора. б) Определить увеличение объектива диапроектора иего угловое поле в пространстве предметов, если размер кадра 24 х 36 мм2.в) Определить увеличение конденсора и угол охвата.9.8Кинопроекционная установка, работающая с увеличением 399х,создает на экране освещенность 100 лк. Коэффициент пропусканияконденсора 0,8 ;оптюратора – 0,5 ; проекционного объектива – 0,75.Габаритная яркость источника 300 Мкд/м2. а) Определить относительноеотверстие объектива кинопроекционной установки.

б) На каком расстоянииот объектива расположен экран, если фокусное расстояние объектива100 мм? Объектив считать тонким. в) Каково угловое поле объектива впространстве предметов, если размер кадра 16 х 22 мм2? г) Определитьувеличение конденсора и его угол охвата, если диаметр дугового источника10 мм.9.9. Определить фокусное расстояние объектива для кинопроекции сдиаметром выходного зрачка 40 мм, если при увеличении 99х освещенностьна экране 80 лк.

Источник света имеет габаритную яркость 22 Мкд/м2.Коэффициент пропускания оптюратора 0,5 , а потери в оптической системе30%.9.10. Определить числовую апертуру коллектора микроскопа, вкотором используются лампа СЦ-61 с размером тела накала 2,8 х 2 мм2. Вмикроскопе используется объектив 10 х 0,3 с линейным полем впространстве предметов 1,8 мм.Глава 10. ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЛАЗЕРОВ И ГОЛОГРАФИИМинимальный размер сечения лазерного пучка, называемыйперетяжкой, определяется формулой2y = 2λzK ,πгде λ- длина волны излучения лазера; zк- эквивалентный конфокальныйпараметр лазерного пучка.Плоский угол расходимости лазерного пучка, измеренный в радианах,2ω = 2λ = λ .πzπyKЕсли на пути распространения лазерного пучка установленаоптическая система, то повыходе из нее получим лазерный пучок,характеризующийся новым значением конфокального параметра и новымположением перетяжки.