Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 14
Текст из файла (страница 14)
3.9. Фотометрическттй ослабиным направлениям, можно вы- тель: система двух ттолярттзапиотпп.тх числить световотл поток, осве- призм. Яркость прошедшегого света щенность и тд. Установление зависит от угла поворота вокруг горавенства освещенностей делает- ризонтальпой оси ся глазом достаточно точно, если оба поля имеют одинаковый цвет. В противном случае сравнение не только затруднено, но иногда. и вообще не имеет смысла. тт,ля сравнения источников разного цвета (гетерохромная фотометрия) исходят из определения равенства освещенностей, основываясь на различных психофизиологических наблюдениях, которые и кладутся в основу измерений (например, исчезновение явления мигания при освещении прерывистым светом разной интенсивности и разного цвета). Существуют также фотометры, позволяющие непосредственно определять суммарный световой поток, а следовательно, и среднюю сферическую силу света источника (шаровотл фотометр или интегратор), т.т ° -лв т,„T ~т- т, освешенность поверхности (люксметр),' р яркость источника и т.д.
Во всяком фотометре рассматривается некоторое поле, одна часть которого освещена только одним источни- Т ком, а другая — только другим. При А этом надо позаботиться о том, чтобы обе сравниваемые части поля фотометРис. 3.10. Схема простейшего ра освещались соответственными исфотометра точниками под одним и тем же углом; глаз наблюдателя также должен рассматривать оба поля под одинаковыми углами.
Рисунок 3.10 показывает, как осуществляется этот принцип в одной из простейших моделей фотометров. Устройство этого фотометра крайне просто: глаз наблюдателя А рассматривает белую трехгранную призму ЛХРтУ, помещенную вну- 54 вввдиник три зачерненной трубки и освещаемую источниками Хч и Х 2. Варьируя расстояния от источников до призмы, можно уравнять освещенности поверхностей МР и РХ. Для удобного измерения расстояний Х ~Р и Х2Р приборы располагают на оптической скамье. Более совершенно устроен фотометр Люммера — Бродхуна. Существенную час~ь фотометра составляет кубик Люммера, входящий как составная часть и во многие другие фотометрические аппараты.
Кубик Люммера (рис. 3.11) состоит из двух прямоугольных призм, у одной из которых грань, соответствующая гипотенузе, оставлена плоской только в центре. края же сошлифованы. Призмы тщательно приполированы и плотно прижаты друг к другу. так 5 что в месте соприкосновения представляют как бы Х2 один кусок и ведут себя подобно прозрачному телу (оптический контакт).
Рис. 3.11. Фотометрический кубик Люммера Рис. 3.12. Схема фотометра Люммера— Бродхуна Схема, фотометра с применением кубика Люммера показана на рис. 3.12. Здесь Хч и Х2 — два сравниваемых источника света; 5— белый диффузно разбрасывающий свет экран, вполне идентичный с обеих сторон; Ят и Я2 — два вспомогательных зеркала; Р~ Р2 — кубик Люммера; А — глаз наблюдателя и 1' — лупа, позволяющая визировать плоскость раздела кубика. При наблюдении мы видим центр кубика освещенным лучами, идущими от источника Х~, а внешняя часть поля освещается лучами от Х2, испытавшими полное внутреннее отражение на грани Р~Р2. Если освещенность экрана Я с обеих сторон одинакова, то граница между полями исчезает. Определяя соответственные расстояния Х ~5 и Х,25, мы найдем отношение сил света источников. В осветительной технике очень важным является вопрос, как велика, должна быть освещенность на данной плоскости или в данном месте рабочего помещения для разных видов работы: чтения, черчения, шитья и т.д.
гл. ш. л отомктничкскик понятия и кдиницы 85 Освещенность, как упоминалось выше, измеряется числом лкжсов. Инструкциями инспекции по охране труда устанавливается определенное число люксов освещенности рабочего помещения. Наименьшая освещенность рабочей поверхности (стола) ни для какого вида работы не должна быть ниже 10 лк. Освещенность, при которой так же удобно шить, как при рассеянном дневном свете, составляет 60 лк. При освещенности порядка одного люкса можно с напряжением читать.
Освещенность в одну-две десятых люкса создает при ясном небе полная луна. Этой освещенности достаточно летчику для прицельного бомбометания; такую освещенность, следовательно, нельзя допускать при светохласкировке. Освещенность в сотые доли люкса (ълолодая луна) позволяет производить некоторые виды работ ночью, например земляные работы. Освещенность в тысячные доли люкса (звездное небо).
по-видимому, допустима при светомаскировке. Освещенность в десятитысячные доли люкса позволяет с трудом ориентироваться ночью. Существуют специальные модели фотометров, которые приспособлены для непосредственного определения освещенности (,тлюксметры). В последнее время в качестве люксметров с успехом применяются фотоэлементы, шкала. которых проградуирована. соответствуюпнлъл образом. Только точечный источник дает по любому направлению одну и ту же силу света, и, следовательно. для характеристики его достаточно произвести одно измерение на оптической скамье.
Для реальных же источни- 15,9 ков сила света по различным 29,7 направлениям различна, так 37 что для полной характеристики распределения света от 49,8 источника требуется производить измерения в различ- 38,0 ных азимутах. Такого рода 48,2 диаграммьл (в полярных координатах) чрезвычайно по- Рис.
3,13, Полярная диаграмма силы казательны (рис. 3.13). В тех света лампы накаливания в арматуре. случаях, когда источником (цифры выражают силу света по данному света служит лампа, номе- направлению в условных единицах) щенная в соответствующую арматуру (светильник), диаграммы могут приобретать весьма несимметрический вид (например для автомобильных фар), Во многих случаях достаточно знать среднюю сферическую силу света, т.е. значение плллного ллотока, посылаемого источником, а не его распределение по различным направлениям. Такое измерение может быть произведено в так называемых интегральных фотометрах. Одним из таких фотометров служит лиаровой фотометр Ульбрехта.
Исследуемый источник подвешивается внутри полого шара К (рис. 3.14), внутренняя поверхность которого покрыта белой матовой краской. Белый матовый экран Я защищает отверстие О на поверхности шара от дейлствия прямых лучей источника. Если отражение света от внут- 56 ввидинии ренней поверхности шара К следует закону Ламберта, то освещенность Е отверстия О пропорциональна полному световому потоку Ф лампы: Е =сФ, (10.2) где с — множитель пропорциональности, зависящий от размеров шара и его окраски, Этот множитель определяется экспериментально путем замены испытуемой лампы нормальной. Отверстие О покрыто пластинкой из молочного стекла. Для измерения Е определяют яркость этой пластинки обычным фотометром на оптической скамье или каким- либо иным.
Обычно употребляют шары Ульбрехта не менее 1 м диаметром. Нередко применяются и большие шары. Своеобразной разновидностью визуального метода, пригодного для измерения самых малых яркостей, является метод, разработанный акад. С.И.. Вавиловым и известный под названием «метода Рис 3 14 Фотомет ческий гашениЯ». Основоположником этого меша (схематическое изоб а- тода С.И.
Вавилов считал Франсуа Мари (1700 г.), но следует отметить, что лишь после тщательных исследований С.И. Вавилова. метод этот приобрел характер важного способа оценки слабых интенсивностей. Метод покоится на способности глаза довольно хорошо оценивать пороговое значение яркости, т.е. минимальную, еще воспринимаемую отдохнувшим глазом яркость. Это пороговое значение оказывается для каждого наблюдателя довольно устойчивым.
Метод гашения заключается в том, что каким-либо способом ослабляют наблюдаемую яркость до порогового значения. Зная, во сколько раз пришлось произвести ослабление, наблюдатель может определить исходную яркость. Таким путем удается оценивать яркости в десятитысячные кд~м и ниже, что почти недоступно никаким другим методам. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Гла.ва. 1Ъ' КОГЕРЕНТНОСТЬ ~ 11.
Введение Закон независимости световых пучков, упомянутый в ~ 1, означа.— ет. что световые пучки., встречаясь, не воздействуют друг на. друга. Это положение было ясно сформулировано Гюйгенсом, который писал в своем «Трактате»: «Одно из чудеснейших свойств света состоит в том, что, когда он приходит из разных и даже противоположных сторон, лучи его производят свое действие, проходя один сквозь другой без всякой помехи. Этим вызывается то, что несколько зрителей могут одновременно видеть через одно и то же отверстие различные предметы ...».
Сам Гюйгенс прибавляет, что этот вывод нетрудно понять с точки зрения волновых представлений. Он является следствием принципа суперпозиции (см. ~ 4), в силу которого световой вектор одной световой волны просто складывается с вектором другой волны, не испытывая никакого искажения. При этом, однако, возникает следующийл вопрос. И силу принципа суперпозиции при сложении векторов отдельных волн может получиться волна, амплитуда которойл равна, например, сумме амплитуд складывающихся волн.
А так как интенсивность волны пропорциональна квадрату амплитуды, то интенсивность результирующей волны не будет, вообще говоря, равна сумме интенсивностей складывающихся волн, ибо квадрат суммы нескольких величин не равен сумме их квадратов. Обычный же опыт показывает, что освещенность, создаваемая двумя или несколькими световыми пучками, представляется простой суммой освещенностей, создаваемых отдельными пучками. Таким образом. обычные экспериментальные факты кажутся на первый взгляд противоречащими волновым представлениям. ~ 12.
Понятие о когерентности. Интерференция колебаний Для выяснения этой фундаментачьнолл проблемы напомним сведения, относящиеся к сложению колебаний и волн. При сложении двух гармонических колебаний одного периода в~ — — ал влп(сЛ+ ~зл) и 8~ — — а~ вш(ый+ у~), (12.1) происходящих по одному направлению, получится вновь гармоническое колебание того же периода а = «л + а~ — — Ав1п(~1+0), (12.2) 58 ИП'ГЕВФЕВЕИЦИЯ СВЕ'ГА амплитуда А и фаза О которого определяются из следующих соотношений; А = а1 + а2 + 2а1а2 со8 (у21 — у22)., (12.3) а1 81п 1р1 + а2 81п ф2 скв = я1 со8 ф1 + а2 со8 ф2 (12.4) = а1 + а2 2+ 2а1а2 — ~ со8 ф ат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
