Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 39
Текст из файла (страница 39)
угла, равного 1 ср). Для излучения, соответствующего максимуму спектральной чувствительности глаза (Л=555 нм), световой поток равен 883 люмеиам, если энергетическая сила света равна 1 Вт/ср. За единицу освещенности принимается освещенность такой поверхности, на 1 м' которой падает световой поток 1 лм, равномерно распределенный по площадке. Эта единица освещенности называется мокс (лк). Освещенность 1 лк получается на поверхности сферы радиуса 1 м, если в центре сферы помещен точечный источник, сила света которого равна 1 кд.
Приведем значения освещенности для некоторых типичных случаев (табл, 1). Таблица 1. ОсвеШеиность (а люксах) в некоторых типичных случаях Освешениость !00000 под прямыми солнечными лучами в пол. день (средние широты) при киносъемке в ателье на открытом месте в пасмурный день в светлой комнате не очень далеко от окна на рабочем столе для тонких работ необходимая для чтения на экране кинотеатра от полной Луны от ночного неба в безлунную ночь ! 1О 000 1 000 100 100 — 200 30 — 60 20 — 30 0,2 О, 0003 С открытием лазеров, обладающих высокой интенсивностью, появилась возможность создавать значительно большие освещенности, правда, в течение очень малых промежутков времени.
Существенную роль играет то свойство лазеров, что они дают излучение с малой расходимостью светового пучка. Благодаря этому все излучение лазера практически можно собрать в пятнышко с площадью около 10 ' см'. Небольшой лазер с полной энергией О,! Дж за вспышку, длящуюся 10 ' с, создает в пределах такого пятнышка в течение вспышки «чудовищно» большую плотность 49ч мощности 10" Вт(ем* или 1О тераватт(см' (ТВт(см') "). Заметим, что мощность всех электростанций на Земле составляет примерно 1 ТВт.
Легко подсчитать, что освещенность, создаваемая таким лазером в пределах небольшого пятнышка, для света с длиной волны 1=555 нм составляет примерно 10"' лк, т. е, почти в 10" раз выше, чем максимальная освещенность, даваемая Солнцем. в 73. Яркость источников. До сих пор мы рассматривали только точечные источники света. В действительности источники обычно являются и р о т я ж е и и ы м и, т.
е. рассматривая их с заданного расстояния, мы различаем их Форму и размеры. зб б Для характеристики протяженных источников, да- в же в том простейшем случае, когда они представля- ют собой равномерно све- рис. )бй. Соою1ОЮеиие мвжду Дейет- тящиеся шарики, недоста- вительиой излучающей поверхиостью точноодной только велпчи- (Ло) и поверхисстью, видимой по ны — силы света. Действн- даииому иаправлеиию (НС) тельно, представим себе два светящихся шарика, испускающих свет равномерно во все стороны и имеющих одинаковую силу света, но р а з н ы й д и а м е т р. Освещенность, создаваемая каждым из этих шариков на одинаковом расстоянии от их центра, будет одинакова.
Однако по своему виду этн шарики будут представлять сильно различающиеся источники света: маленький шарик оказывается более я р к и м, чем большой. Это происходит вследствие того, что при одинановой силе света излучаьощая поверхность одного шарика больше, чем второго, и, следовательно, сила света, испускаемого с единицы площади источника, в том и другом случаях различна. Отметим, что когда мы рассматриваем какой-либо источник света, для нас имеет значение не площадь самой излучающей поверхности, а Размеры видимой поверхности, т.е.
проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную н направлению наблюдения (рнс. 159). Итак, мы приходим к выводу, что для характеристики свойств протяженного источника света нужно знать силу *) Приставка тера образоваиа от греческого слова «терес» — чудовипге. уч $95 света, рассчитанную на единицу плои(ади видимой поверхности источника. Эта световая величина называется яркостью источника; мы будем ее обозначать буквой Ь. Если источник имеет силу света 7 и площадь видимой светящейся поверхности его есть о, то яркость этого источника равна В=в (73.1) Пользуясь формулой (70.1), имеем также Ф по ' (73.2) Единицей яркости являеася кандела на квадратный метр.
Такой яркостью обладает светящаяся площадка, дающая с каждого квадратного метра силу света, равную ! кд в направлении, перпендикулярном к площадке. Характеристики яркости раалнчиых светящихся тел приведены в табл. 2. 196 т. е. можно сказать, что яркость источника равна световому потоку, испускаемому с единицы плон!ади видимой поверхности источника внутри единичного телесного угла, Яркость одних участков поверхности источника може~ отличаться от яркости других участков. Например, различные участки пламени свечи, лампы и т, п. имеют сильно различающиеся яркости. Кроме того, яркость зависит от направления, в котором происходит излучение источника.
Это связано с тем, что сила света многих источников зависит от направления. Например, электрическая дуга по некоторым направлениям совсем не посылает света (рнс. Рис. !60. Яркость алектрнчес. !60). койдугн,пропорпиональнаядлн- Итак, яркость может слуне стрелок на рисунке, аавнсит жить для характеристики изот направления налучения лучения какого-либо участка поверхности источника в заданном направлении, Вместе с тем яркость имеет большое значение в силу того, что, как мы увидим ниже, это — та световая величина, на которую непосредственно реагирует глаз.
таблица 2. яркость некоторых источников света (а кд!мв) Яркость Солнца капилляра ртутной дуги снерхнысокого давления » кратера угольной дуги в металлического волоска лампы накалииания в пламени кеуосиноной лампы в пламени стеариновой свечи > ночного безлунного неба Наименьшая различимая глазом яркосгь 1,5 1Ов 1,2.!От в 1,5.10в 1,5 10" 1 5 !Ов 2.!Ов 1,5 1Ов 0,5 1Ов !О 10 Источники света с б о л ь ш о й яркостью (свыше 1,6 1О' кд/ыв) вызывают болезненное ощущение в глазу.
Для того чтобы глаз не подвергался действию яркого света источников, применяют различные приспособления. гак, например, рассматривание раскаленной спирали лампы накаливания вредно и даже болезненно для глаза. Если же колба лампочки сделана из матового или молочного стекла или прикрыта арматурой в виде матового шара, то излучаемый ею световой поток исходит с ббльшей поверхности. Благодаря этому яркость падает, тогда как световой поток практически не изменяется и, следовательно, освещенность, создаваемая лампой, также остается неизменной. 197 й 74. Задачи светотехники.
После того как мы познакомились с основными световыми величинами, характеризующими источники света и освещаемые поверхности, мы ьиожем перейти к рассмотрению одной из важнейших практических задач — расчету и осуществлению рационального освещения жилых и производственных помещений, а также общественных мест, где протекает жизнь и деятельность человека. Раздел физики и техники, занятый решением этой задачи, носит название светотехники. В нем исследуются вопросы правильного использования дневного света в помещениях, что достигается расчетом размеров и рационального расположения окон; другой, особенно важной и трудной задачей светотехники является расчет установок искусственного света, создающих необходимое освещение при наименьших затратах энергии и средств.
При огромном общем потреблении в СССР электроэнергии для осветительных целей вопросы рационального освещения имеют крупное народнохозяйственное значение. Для проектирования освещения в СССР изданы правила и нормы, имеющие об я за тел ьн ы й характер. Правильно устроенное освещение обеспечивает спокойную и продуктивную работу глаз. Вследствие этого при благоприятном освещении растет производительность труда и улучшается качество продукции; вместе с тем сохраняется зрение работающих соблюдается общая гигиена труда, уменьшается число несчастных случаев. Для целей освещения применяются разнообразные о св е т и т е л ь н ы е п р и бо р ы, состоящие из источника света (лампы) н осветительной арматуры.
Осветительные системы различного вида не могут увеличить п о л н ы й световой поток, который является величиной, характеризующей излучающий источник. Однако онн играют большую роль в п е р е р а с п р е д е л е н и и светового потока н концентрации его в нужном направлении. Таким путем достигается увеличение силы света по нужному направлению с соответственным уменьшением ее в других направлениях, Другой важной задачей, с которой часто приходится сталкиваться в светотехнике, ю Ф Р Р ной освещенности на больших площадях.
Ниже мы рассмотрим кратко способы, при помощи которых решается каждая из этих задач. Рис. 161. Продольное сечение зеркала прожектора 5 75. Приспособления для кон- центрации светового потока, Весьма сильная концентрация светового потока по заданному направлению может быть получена с помощью зеркал определенной формы, употребляемых в п р о ж е к т ор а х — осветительных приборах, предназначенных для освещения удаленных предметов. Обычно применяются зеркала, имеющие в любом продольном сечении вид п а р аб о л ы 1рис. 161).
Линия АВ носит название оси параболы, а точка г — ее фокуса. Сама поверхность называется параболоидом, ось, общая всем параболическим сечениям,— осью параболоида, а и" — его фокусом. Геометрические свойства параболоида таковы, что луч, выходящий из фокуса и", отразившись в любой точке поверхности, получает направление, параллельное оси параболоида. Если бы мы по- местили точечный источник света в фокусе параболоиа то мы получили бы параллельный пучок света с поперечным сечением, равным отверстию зеркала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
