Основные фотометрические характеристики, световые величины в фотометрии

Фотометрия – раздел оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия с веществом. При этом значительное внимание уделяется вопросам измерения интенсивности света и его источников. Энергетические величины в фотометрии – характеризуют энергетические параметры оптического излучения без учета особенностей его воздействия на тот или иной приемник излучения.

Поток излучения Φ_e–величина, равная отношению энергии Wизлучения ко времени t, за которое излучение произошло (мощность излучения). Единица потока излучения –ватт (Вт).Энергетическая светимость (излучательность) R_e–величина, равная отношению потока излучения Φ_e, испускаемого поверхностью, к площади Sсечения, сквозь которое этот поток проходит (поверхностная плотность потока излучения). Единица энергетической светимости –(Вт/м²).Энергетическая сила света (сила излучения) I_e–величина, равная отношению потока излучения Φ точечного источника к телесному углу ω, в пределах которого это излучение распространяется. Единица энергетической силы света –(Вт/ср). Энергетическая освещенность (облученность) E_e–характеризует величину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности. Единица энергетической освещенности –(Вт/м²).Энергетическая яркость (лучистость) B_e–величина, равная отношению энергетической силы света Ы_eэлемента излучающей поверхности к площади ASпроекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения. Единица энергетической яркости – (Вт/(ср·м²)).Различные приемники, используемые при оптических измерениях, обладают селективностью (избирательностью).Для каждого из них характерна своя кривая чувствительности к энергии различных длин волн. Световые измерения, являясь субъективными, отличаются от объективных, энергетических, и для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света. Основной световой единицей в СИ является единица силы светаI–(кд).Единица светового потокаΦ (мощности оптического излучения) –(лм):1лм - световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1кд внутри телесного угла в 1ср (1лм=1кд·ср).СветимостьR–суммарный поток, посылаемый светящейся площадкой с площадью S. Единица светимости - (лм/м²). Яркостьсветящейся поверхности в некотором направлении φесть величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади Sпроекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Единица яркости – (кд/м²). ОсвещенностьE -величина, равная отношению светового потока Φ,падающего на поверхность, к площади Sэтой поверхности. Единица освещенности – (лк).

Поглощение света

Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то на фоне непрерывного спектра источника появляются темные линии. Газ поглощает наиболее интенсивно свет как раз тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра – это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения. Существуют непрерывные, линейчатые и полосатые спектры излучения и столько же видов спектров поглощения. Линейчатые спектры играют особо важную роль, потому что их структура прямо связана со строением атома. Ведь эти спектры создаются атомами, не испытывающими внешних воздействий. Поэтому, знакомясь с линейчатыми спектрами, мы тем самым делаем первый шаг к изучению строения атомов. Наблюдая эти спектры, ученые получили возможность "заглянуть" внутрь атома. Здесь оптика вплотную соприкасается с атомной физикой. Подобно отпечаткам пальцев у людей линейчатые спектры имеют неповторимую индивидуальность. Неповторимость узоров на коже пальца помогает часто найти преступника. Точно так же благодаря индивидуальности спектров имеется возможность определить химический состав тела. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества. Это очень чувствительный метод.

Вопросы для самоконтроля:

1) Какое явление называют дифракцией света и при каких условиях оно наблюдается?

2) В чем заключается принцип Гюйгенса – Френеля? Как объяснить прямолинейность распространения света с точки зрения волновой теории?

3) Какое явление называют интерференцией света?

4) На каком принципе основана работа микроскопа?

5) Что называется оптической силой линзы?

6) Что такое светимость и чем она отличается от яркости?

Список литературы

Основная

1. Пронин, В.П. Краткий курс физики / В. П. Пронин. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2007 г. – 200 с.

Дополнительная

1. Грабовский, Р.И. Курс физики. 6-е изд. / Р. И. Грабовский. – СПБ. : Издательство «Лань», 2002. – 608 с

Лекция 16

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА