yavor2 (553175), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Вдоль оси абсцисс на электрон действует сила Р= гЕ. у у' По закону сохрайеиия энергии имеем для нерелятивистских электронов: глез тез — +еЕ1=— 2 2 нулю при удалении от этого максимума, соответствующего зеленому свету. На рис. 66.1 вычерчен график относительной спектральной чувствительности глаза Км равной отношению чувствительности при данной длине волны к чувствительности при Х = =555 нм. д,О В связи с этими особен- ностями глаза мы вынуждены 69 оценивать количественные характеристики световых пучков не по энергии, которую йга они переносят, а по зритель- ному ощущению. рассмотрим 44я 446 466 .41г ~66 666 щу ахц угу соответствующие величины и л,а44 единицы их измерения. 2.
Для дальнейшего изложения нам понадобится одно геометрическое понятие в 4пепесный угол, который является мерой раствора некоторой конической поверхности. Вспомним, что мерой плоского угла а является отношение дуги окружности 1 к радиусу этой окружности г, т. е. а = юг (рис. 66.2, а). Аналогично этому определим телесный угол Рас. 66ХЬ 14 (рис. 66.2, б) как отношение поверхности шарового сегмента а к квадрату радиуса сферы: (66.1) Единицей измерения телесного угла служит с4лградиая (ср)— это телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную квад.
рату радиуса: Р. = 1 ср, если а = г'. Нетрудно убедиться, что полный телесный угол вокруг точки равен 4пстерадиан — для этого нужно поверхность сферы разделить на квадрат ее радиуса. Пусть малый телесный угол съЯ опирается на некую малую площадку М, нормаль к которой составляет угол ср с лучом (рнс, 66.3). Тогда элемент сферической поверхности Ла = = ЛЗ сох <р, н телесный угол (66.2) 3.
Световой ноток. Представим себе, что в вершине телесного угла расположен точечный источник света, т. е. источник, размеры которого значительно меньше расстояния от него до точки наблюдения (рис. 66.3). Этот источник излучает электромагнитные волны во всевозможных направлениях. Световым потоком Ф называется мощность видимой части излучения, распространякяцегося внутри данного телесного угла, оцениваемая по действию этого излучения Рис. 66.з.
на нормальный глаз. Единицей измерении светового потока является люмен (лм). Для монохроматического света, соответствующего максимуму видности (Х=5550 А), световой поток равен 683 лм, если мощность излучения равна 1 Вт. Для других длин волн мощность можно рассчитать с помощью графика рис. 66.1, Лампа накаливания, излучающая свет в широком спектральном интервале, обладает световой отдачей приблизительно 14 люменов на ватт, лампа дневного света — около 43 люменов на ватт. 4.
Сила света 1 точечного источника в данном направлении равна отношению светового потока ЛФ к величине телесного угла И2: 7=ьа (66.3) Если точечный источник излучает равномерно по всем направлениям, то (66.4) ! = Ф„„,/4п, где Ф„„,„— полный световой поток, излучаемый источником. Едийицей измерения силы света служит кандела (кд), определяемая с помощью специального эталонного источника. В системе СИ кандела является основной единицей, Тогда согласно (66.3) имеем 1 лм=1кд 1ср.
5. Освещенноать Е некоторой поверхности равна отношению светового потока ЬФ к величине этой поверхности ао: АФ Е=— Ьх Единицей измерения служит люкс (лк). Это освещенность поверхности в 1 и', по которой равномерно распределен световой 167 поток в 1 люмен: 1 лм 1 лк= — ", 1 мв 1 лм Применяется также единица 4эот; 1 ф= —,ив =10в лк. Пусть поверхность освещается точечным источником, тогда освещенность в каждой точке поверхности может быть различной. Для ее вычисления подставим значение телесного угла (66.2) в (66.
3), получим ЛФ гв Егв 1= ал сивф сии ф откуда следует закон освещенности от точечного источника: Е= — вф. (66.6) Когда поверхность освещается пучком, близким к параллельному, то ее освещенность Е =Евсозф, (66.7) где Ев — освещенность, которая возникла бы прн нормальном падении световых лучей на площадку, а ф — угол падения лучей (угол между лучом и нормалью к площадке). Рис. 66.4.
б. Свеавимослвь и яркость. Если источник света нельзя считать точечным, то для его характеристики вводятся величины светимость и яркость, характеризующие излучение единицы площади светящейся поверхности (рис. 66.4). Светимость )с равна отношению полного светового потока ЛФ, излучаемого площадкой ЛВ во всевозможных направлениях (т.
е. внутрь телесного угла 2п стерадиан), к величине этой площадки: лз ' (66.8) Единицами измерения светнмости, как и освещенности, служат люкс или фот. Яркослвь В в данном направлении равна отношению силы света Ы внутри элементарного телесного угла, опирающегося на пло- 168 щадку ЛВ, к площади Ло проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению луча: В Л1 Л1 (66.9) Ли ЛЗсоисл' У болыпинства источников яркость в разных направлениях различна.,Лишь у абсолютно черного тела 8 67.2), а также у идеальных рассеивателей типа матовых стекол яркость во всех направлениях одна и та же. Про такие источники говорят, что они подчиняются закону Ламберта: В = )7/л.
(66.10) Единицей измерения яркости служит кандела на хэадратный метр (кд(мл) — это яркость поверхности, излучающей с каждого квадратного метра одну канделу в направлении, перпендикулярном поверхности. Ранее она называлась нит (нт): 1 нт = 1 клал. Применяется также единица сщильб: 1 сб= — "" =-1О' кд1м'. ! смл $66.2.
Глаз 1. Органом зрения является глаз. Его устройство схематически изображено на рис. 66.6. Наружную оболочку глазного яблока образует склера 1; она защищает внутреннее содержимое глаза и сохраняет его жесткость. На передней поверхности склера перехрдит в тонкую прозрачную роговицу 2, через которую в глаз проникает свет. За роговицей Г' ст расположена радужная оболочка 3 с отверстием— 7 Я ~( 1и зрачком 4. Радужная оболочка представляет собой 1! мышечное кольцо, окрап~спное пигментом. Это кольцо, сжимаясь нли рас~ игиваясь, меняет размеры прачка и тем самым — величину светового потока, 1 попадающего в глаз.
За радужной оболочкой Рис. 66.6. ииходится хрусталик 5— ластичное линзоподобное тело, С помощью циллиариой связки б, ь марая может натягиваться и расслабляться, меняются радиусы привязны поверхности хрусталика и тем самым — его оптическая 169 сила (65.11). Полость между роговицей и хрусталиком заполнена водянистой влагой; за хрусталиком находится стекловидное тело 7. Роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, аналогичную линзе с оптической силой около 58,5 диоптрий Д=17,2 мм). Оптический центр этой системы расположен на расстоянии около 5 мм от роговицы", оптическая ось изображена на рис. 66.5 штрих-пунктиром.
Сетчатка 9 представляет собой полусферу, состоящую из рецепторных клеток, имеющих форму колбочек и палочек. Всего в глазу 125 млн. палочек и 6,5 млн. колбочек. Эти светочувствительные клетки находятся на задней поверхности сетчатки, которая лежит на сосудистой оболочке 8. В некоторой области сбоку от оптической осн нервные клетки сетчатки объединяются и образуют зрительный нерв 1О, выходящий из глаза.
В этом месте нет ни палочек, ни колбочек, и потому оно образует нечувствительное к свету слепое пятно 11. В центре сетчатки, на оптической оси, находится центральная ямка 12 — область наибольшей остроты зрения. Здесь сосредоточены светочувствительные колбочки, с помощью которых глаз ощущает цвета. В остальных участках сетчатки расположены в основном палочки.
2. Под действием света в палочках происходит перестройка особого вещества — зрительного пурпура (родопсина). Родопсин— это соединение одной из форм витамина А (ретинена) с белком сетчатки (оксином). Под действием света ретинен переходит из одной формы в другую (из цис- в транс-форму). Это вызывает генерацию в клетке нервного импульса, который через зрительный нерв передается в мозг.
Генерация импульса происходит за счет энергии, запасенной в рецепторной клетке, свет играет лишь роль «пускового механизмаь для реакции. Этим объясняется высокая чувствительность палочек — каждая палочка способна реагировать на один квант света (э 68.3). Палочки осуществляют так называемое сумеречное зрение, с помощью которого обнаруживаются размеры и форма предметов, но не их цвета. 3.
Цветовое зрение осуществляется с помощью колбочек, что возможно, если изображение предмета попадает на центральную ямку. Теория цветного зрения еще недостаточно разработана. Однако имеется ряд веских оснований полагать, что есть три типа колбочек, которые различно реагируют на разные участки спектра. Одни из них лучше реагируют на зеленый свет, другие — на красный и третьи — на синий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
