1612045808-897604033167dc1177d2605a042c8fec (533738), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Из всех фотометрическнх характеристик го источника света яркость наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещенность изображения источника света на сетчатке глаза пропорциональна яркости излучающей поверхности по направлен нию наблюдения. в Если сила излучения У(0)= ОФ/й!г, характеризующая элемент йп поверхности протяженного источника, пропорциональна видимой .вг по данному направлению плошади этого элемента йосозО, то говорят, что источник удовлетворяет закону Ламберга. Яркость ламбертова источника В(О) = У(0)/(с!осозО) не зависит от О, т. е. одинакова по всем направлениям.
Примером такого идеального «косинусного» излучателя может служить черное тело (см. ь27 К вычислению освещенности поверхности Ьеи К определению ириостн ивлучвющей по нервности :::й ОЗ). В случае несамосветящихся поверхностей ламбертовым пс,а .точником с хорошей точностью можно считать мутную среду или матовую поверхность, каждый участок которой рассеивает падающий на нее свет равномерно во все стороны, например освещенный изнутри колпак светильника из молочного стекла: его поверхность выглядит одинаково яркой при наблюдении под любым углом. Солнце практически не отличается от ламбертова источника; яркость его поверхности почти не зависит от направления.
Поэтому Солнце выглядит как плоский диск почти равномерной яркости. Энергетической свегимосгью Р называется отношение потока излучения, исходящего от элемента поверхности источника по всем направлениям, к площади этого элемента. Выражение для ес через яркость излучающей поверхности можно получить, интегрируя поток энергии по всем направлениям в пределах телесного угла 2вх ти иут )(=$ В(0) Ода=$йр $ В(О) Оз)п 060. о о Для источника, удовлетворяющего закону Ламберта, В=сопи(, и связь между светимостью и яркостью становится особенно простой: В=пВ.
Единица энергетической светимости — 1 Вт/мв. Н аиболее старый метод измерения энергии излучения в видимой области спектра — визуальный. Здесь приемником излучения служит глаз, а основным способом количественных измерений — визуальное уравнивание яркости двух фотометрических полей: стандартного и измеряемою. При таких измерениях играет роль только та часть энергии излучения, которая непосредственно вызывает световое ощущение.
Чувствительность «среднего» глаза к монохроматическому излучению разных длин волн характеризуется спектральной световой эффективностью, или эидиостью (см. кривую на переднем форзаце). Очевидно, что при измерениях энергии светового излучения, основанных на зрительных ощущениях, обычные энергетические характеристики излучения оказываются недостаточными. В таких случаях применяют специальные световые величины, базирующиеся на использовании установленного международным соглашением стандартного источника (светового эталона) с определенным распределением энергии по спектру. В качестве эталонного выбрано излучение абсолютно черного тела (см.
й 9.1) при температуре затвердевания чистой платины (2042 К). Основной светотехнической единицей (входящей в число основных единиц СИ) установлена единица силы света У кандела (от лат. саиде!а— свеча). Кандела (кд) — это сила света, испускаемого с !/60 сме Поверхности эталонного источника в направлении нормали. За единицу светового потока принимается люмен (лм) — свето, !~ой поток от точечного источника силой света 1 кд, распространяю«щийся в пределах телесного угла 1 ср. Единица освещенности люкс (лк) — освещенность поверхности, на 1 м которой падает световой поток ! лм. Точечный источник силой света ! кд создает освещенность )лк на поверхности, расположенной в 1 м от него перпенднкулярно лучам. Яркость В(0)=У/(т)осозО) выражается в канделах на квадратный метр (кд/мз~, светнмость л(=г!Ф/Ы— в люменах на квадратный метр (лм/м ).
Вследствне зависимости чувствнтельностн глаза от длины волны световому потоку 1 лм соответствует разная мощность в завнсимости от спектрального состава излучения. Для монохроматнческого излучения с длнной волны Х=-555 им, соответствующей максимальной чувствительности глаза, механический эквивалент света составляет 0„0016 Вт/лм. Это минимальная мощность излучения в ваттах, способная создать световой поток 1 лм в наиболее восприннмаемой глазом спектральной области. Во всех фотометрах, предназначенных для визуального сравнения различных источников, роль глаза сводится к установлению равенства освещенностей двух граничащих друг с другом полей.
Для достижения этого равенства используют разнообразные прнемы ослабленна освещенностн, создаааемоей более сильным источником (нзмененне расстояния, нейтральные фильтры переменной толщины, системы полярнзацнонных призм). Прн равенстве освещенностей граница между полями исчезает н онн сливаются в одно поле. Когда оба поля имеют одинаковый цвет, глаз фнкснрует равенство их освещенностей с высокой точностью. Для сравнения источников с разным спектральным составом излучения (гетерохромная фотометрня) равенство освещенностей имеющих разный цвет фотометрнческнх полей устанавливают на основе некоторых пснхофнзнологнческнх особенностей зрения (например, совпадение предельной частоты исчезновения мельканий прн освещении прерывистым светом рассматривается как признак равенства освещенностей полей разного цвета).
Контрольные вопросы Сформулируйте оиределеиия осипвиых эиергстических характеристик излучеиия: потока эиергии излучении, эиергетической освешениости, силы света, яркости, светимости. В каких единицах их выражают? Чта такое точечный истачяик? Как зависит ог расстоииия создаваемая им освешеииость? При каком условии протяжеиимй источиик иазывается ламбертовым? Приведите примеры ламбертовых источяикав. Почему иариду с энергетическими характеристиками излучеиия необходимо вводить светотехиические? Как определяется осиовиая светспехиическая едииица — каидела? ф Прм изучении распространения электромагнитных волн и, в частности, света в среде нужно учитывать, что любое вещество содержит электроны и ядра, входящие в состав атомов и молекул.
Под действием электрического поля падающей волны заряды среды начинают совершать колебательное движение и сами становятся мсточнмкамм электромагнитных волн. Этм вторичные волны от всех элементов объема вещества налагаются друг иа друга и вместе с падающей воякой образуют в итоге полное электромагнитное поле в веществе, которое и вызывает вынужденное двмженме входящих в состав вещества зарядов. ф Последовательная реализация этого подкода приводит к интегральным уравнениям. Опираясь ма нмк моэиио показать, как внешнее электромагнмтиое поле, распространяющееся и пустом пространстве между зарядами среды со скоростью света в вакууме, точно иомпенсмруется и заменяется в веществе результирующим вторичным возмущением, распространяюхцммся с меньшей скоростью. Эффект сложения падающей волны со вторичными волнами эквивалентен изменению фазовой скорости света в веществе.
ф Значительно более простым оказывается решеиме этой задачи ие на основе имеющих весьма прозрачное физическое содержание интегральных уравнений„а ма основе дифференциальных уравнений для средних полей в веществе. Именно такой подход и используется в данной главе. Но все же отметим, что достигаемые прм использовании дифференциальных уравнений математические упрощения несколько затеняют физическую картину возникновения преломленной волны как результата наложения первоначальной волны и вновь измученных в веществе волн. ?т зд. зваавевиэ ыансвыв<а основные представления о распростдлэ эавв ° эечечтэв Оранении света в веществе могут быть систематизированы в рамках классической электронной теории, получившей наибольшее развитие к началу ХХ в.
в трудах Г. А. Лоренца. В этой теории электрические свойства вещества объясняются на основе простейшей модели атома, предложенной Дж. Томсоном, в которой электроны удерживаются в положении равновесии квазиупругой силой. Хотя дальнейшее изучение строения атома привело к отказу от этой модели, связанные с ней представления о макроскопических электромагнитных свойствах вещества дошли до нашего времени без особых изменений. Это означает, что основные результаты электронной теории, относящиеся к распространению света в веществе, не связаны непосредственно с ее примитивными модельными представлениями. Философский аспект подобной ситуации заключается в том, что успешное объяснение наблюдаемых явлений с помощью некоторой модели еще не может служить решающим ее подтверждением. В то же время полученные на основе определенной модели результаты могут иметь общее значение, выходящее за ее рамки.
История физики знает немало таких примеров. С огласно представлениям классической электронной теории, вен!ество рассматривается как совокупность заряженных частиц, размещенных в вакууме на расстояниях, больших по сравнению с размерами самих частиц. Электромагнитное поле сильно меняется на расстоянии между входящими в состав вещества заряженными частицами. Однако эти быстрые изменения поля в пространстве в обычных условиях на опыте не наблюдаются. В самом деле, опыт показывает, что свет распространяется в воздухе, стекле и многих других веществах в значительной мере так же, как и В вакууме, т. е. макроскопически эти вещества представляются непрерывными и однородными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
