Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В то же время с помощью глаза очень трудно оценить, во сколько раз яркость одной поверхности больше яркости второй. Поэтому во всех визуальных фотометрах роль глаза сводится к у с т а н о в л е и и ю равенства яркостей вещаемых сравниваемыми ис- .Л' двух смежных площадок, ос— точниками. Так как сравниваемые поверхности делаются диффузно отражающими, то равенство их яркостей соответствует, .огласно сказанному в предыдущем параграфе, равенству освещенностей. Освещенность площадки, на которую падает свет от более сильного источника, ослабляется тем или иным способом в известное число раз. Установив равенство освещенностей обеих площадок и зная, во сколько раз ослаблен свет одного из источников, мы можем количественно сравнить силы света обоих источников.
Таким образом, во всяком фотометре должны быть два смежных световых поля, !дно из которых освещено только одним источником, вто. зое — только другим. Вид сравниваемых полей может быть уазличен. В большинстве случаев они имеют форму двух "межных полукругов (рис. 164, а) нли двух концентрических кругов (рис. (64, б). Оба сравниваемых поля должны освещаться каждое своим источником под одним и тем же углом; глаз наблюдателя также должен рассматривать оба поля под одинаковыми углами зрения. 204 На рис. !65 показано устройство одного из простейших !ротометров.
Сает от сравниваемых источников В, и Вз падает на белые грани призмы АВС, помещенной внутри зачерненной трубки. Глаз наблюдателя рассматривает призму по направлени!о СО. Простой фотометр был предложен немецким физиком и кими м Робертом Бунзеном )1811 — !899). В этом фотометре световое лоле пред. ставляет собой экран из белой бумаги, в середине которого небольшая часть поверхности промаслена н благодаряэтому просвечивает.
Мас- Я б Два источника света помещаются по обе стороны от экрана н путем ослабления одного из инх добиваются, чтобы масляное пятно н остальная часть экрана сделались одинаково яркими. )Г На этом принципе <просвечивающего участка» построены многие более совершенные фотометры. Рис. !65. Устройство просДля того чтобы получить одина- тейшего фотометра ковую освещенность обеих площадок фотометра, наиболее простым средством является изменение расстояний сравниваемых источников от фотометра при условии применимости закона обратных квадратов (см. $ 7!).
Как мы знаем, освещенность площадки пропорциональна силе света источника н обратно пропорциональна квадрату его расстояния от площадии, Если освещенности обеих площадок фотометра одинаковы, то уэ тоит в том, что на пути его вводится поглощающее тело, представляющее собой два скользящих др>г относительно друга клина, сделанных иэ материала, поглощающего свет (рис. !66).
Передвигая ик мы изменяем юл ин пог- Рис. !66, Устройство для ос лаблеиия светового потока обеспечивающее прохожде ние лучей без отклонения щ у лощающего слоя н тем самым изменяем степень поглощения светового потока. Предварительно производится градуирование ослабителя: устанавливается, насколько меняется поглощение при смещении клина на определенное расстояние. где 7, и /з — силы света, а )см )хз — расстояния от источников до фото. метра. Измерив )7, и )7з, мы можем сказать, во сколько раз сила света одного источника больше или меньше силы света другого. Этот способ имеет тот недостаток, что варьировать расстояния Йэ и Йэ практически можно лишь в ие очень широких пределах.
Другой способ ослабления светово- го потока от одного из источников сос. Существуют фотометры, приспособленные для непосредственного измерения освещенности; такие фотометры называются люкеметрами. В фопзомепграх воспринимающим свет устройством является фогпозлемеипз. Под действием света фотоэлемент дает электрический ток тем больший, чем больше освещенность фотоэлемента, конечно, при условии, что вся поверхность фотоэлемента равномерно освещена. Таким образом, измерение освещенности с помощью объективного фотометра сводится к измерению тока, протекающего через гальванометр, соединенный с фотоэ.тементом (подробнее см. 5 181), На рис.
167 представлен схематически мокеметр. Он Рис. 167, Люксметр: 1 — фотозлемент, 2 — гальванометр со шкалой, градуированной в люк- сах Рис. ! 68. Экспонометр: ! — фо. тозлемент, 2 — гальванометр, 3 — шкала времени зкспозицнн, 4 — шкала чувствительности фотоматериалов, о — указатель, б — шкала диаметра диафрагмы состоит из фотоэлемента 7, соединенного с помощью шнура с гальванометром 2, Шкала гальванометра градуирована непосредственно в люксах. Еля измерения освещенности с помощью этого прибора достаточно положить фотоэлемент на поверхность, освещенность которой хотят определить, и сделать, отсчет по шкале. Фотоэлектрические люксметры очень удобны в работе и позволяют быстро и без утомления проводить измерения. Нередко фотоэлемент и гальванометр заключают в общий футляр.
Подобные люксметры применяются фотолюбителямн для определения освещенности фотографируемого объекта и, следовательно, для правильного выбора времени экспозиции; их называют поэтому энспонометрами (рис. 168). Шкала гальваиометра экспонометра, проградуированная в продолжительностях экспозиции, нанесена на 'полу- окружности вращающегося кольца 3. На секторе 4, вращаю- 206 щемся вместе с кольцом 8, нанесены деления, соответствующие чувствительности применяемых фотоматериалов, указатель 5 устанавливается на деление неподвижной и!калы б, соответствУющее диаметРУ пРимениемой пРи съемке диафрагмы; затем кольцо 8 вращается до совпадения с указателем 5 нужного деления на секторе б. Тогда стрелка гальванометра указывает экспозицию, нужную для съемки с выбранной диафрагмой при данных фотоматериалах.
««в 1. Во сколько раз мощность синего излучения 460 нм должна быть больше мощности зелено-желтого (максимум чувствительности глаза), чтобы зрительное ощущение было одинаково? 2. При больших размерах источника для расчета освещенности нельзя пользоваться законом обратных квалратов. Однако мы можем мысленно разбить всю поверхность большого источника на сталь малые участки, чтобы для каждого из них закан обратных квадратов был применим.
Почему же этот прием расчета освещенности неприменк»«для всего источника в делом? 3. В тексте указано, что параллельный пучок не может быть реализован на опыте. Чтп мы имеем в виду, когда говорим, что основным свойством линзы считается получение с ее помощью параллельного пучка, если источник расположен в фокусе линзы? 4. Какай световой поток падает на поверхность, площадь которой !00 см», в ясный солнечный полдень, когда освещенность достигает !00 000 лк? 5. На поверхность, площадь которой 4 и', падает световой поток, равный !О 000 лм. Найдите освещенность этой поверхности, 6. Сила света точечного источника равна 100 кд, Найдите полный световой поток, испускаемый этим источником, и освещенность поверхности, перпендикулярной к направлению лучей, находящейся на расстоянии 3 м от источника.
Рис. 169. Схема «гиперболоида»: 1 — собирающее гиперболическое зеркало, 2 — отражающий гиперболоид, 3 — парал- лельный пучок лучей 7. В известном романе А. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» описан прибор огромной разрушающей силы, основанный на концеитрапии световой энергии в весьма узком (параллельном) световом пучке (схема прибора дана на рис. 169).
Рассмот- 207 рите действие прибора н объясните, почему ои не может дать тот эффект, который приписывает ему автор? 8. Какова яркость поверхности, коэффициент отраженна которой равен 0,9, если ее освещенность равна 100 000 лку Э. Найдите яркость источника, который с 1 ммз своей поверхно- сти испускает внутрь телесного угла 0,03 ср световой поток, рав- ный !5 лм. 10. Определите освещенность середины и края круглого стола, диаметр которого равен 3 ьь если освещение создается лампой, висящей иа высоте 2 м над серединой стола.
Сила света лампы равна 200 кд. 11. На матовое стекло падает световой поток, равный 2000 лм, При 'этом отражается световой поток, равный 500 лм. Найдите коэффициенты отражения и пропускания, а также поглощенный и прошедший световые потоки, если коэффициент поглощения стекла равен 0,4. 12. На хромированную отражающую поверхность падает свето- вой поток 1000 лм. Найдите отраженный и поглощенный световые потоки, если коэффициент отражения хрома равен 0,65.
13. На лист белой бумаги, площадь которого равна 500 смз, па- дает световой поток 1000 лм. Коэффициент отражения бумаги равен 0,68. Определите освещенность и яркость этого листа. 14. Определите яркость снежного покрова под солнечнымн луча- мн, создающими на нем освещенность 50 000 лк. Коэффициент отражения снега равен 0,80, 15. ЯркостьСолнца равна!,5 10' кд!мз, диаметр равен 1,4 1О" км.
Найдите силу света Солнца, наблюдаемую с Земли, н освещен- ность земного экрана, перпендикулярного к солнечным лучам. (Расстояние от Земли до Солнца принять равным 1,5 !Эз км.) 16. Определите осевую яркость кратера электрической дуги, если сила света его по осн равна 40 000 кд, а диаметр равен 15 мм.
17. Сила света эталонной лампы равна 25 кд. Расстояние от эта- лонной лампы до экрана фотометра при одинаковой яркости по- лей сравнения равно 15 см. Расстояние от испытуемой лампы до экрана равно 45 см. Найдите силу света испытуемой лампы. Г л а в а 1Х. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ Е 79. Прямолинейное распространение волн. Для решения вопроса, каким образом будет распространяться волна, мы должны, строго говоря, разобрать, как передается волновое возмущение от одной точки среды к другой, каким образом взаимодействуют между собой возмущения, вызванные отдельными частями волны, и каков будет окончательный результат этого взаимодействия.
Опыт показывает, однако, что в очень многих случаях, а именно, к о г д а р а з м е р ы рассматриваемого участка волны велики по сравнению с длиной волны, ряд простых законов облегчает решение задачи о распространении волн, Повторим опыт с волнами на воде, вызываемыми колебаниями ребра линейки ьГ., ударяющей по поверхности воды. Для того чтобы отыскать направление распространения волн, поставим на их пути преграду ММ с отверстием, размеры которого значительно больше, чем длина волны, так, как это изображено на рис. 87, а (см.
З 41). В соответствии с изложенным в 5 41 мы обнаружим, что за перегородкой волны распространяются в прямолинейном канале, проведенном через края отверстия (рис. 170). Направление этого канала и представляет собой направление распространения волны. Оно остается неизменным, если мы поставим перегородку к о с о (М'М'). Направление, вдоль которого распространяются волны, всегда оказывается п е р п е н д ик у л я р н ы и к линии, все точки которой достигаются волновым возмущением в один и тот же момент. Линию эту называют волновым фронтом *).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
