Задачами курса «Светотехнические электронные приборы и устройства»
Оптические и светотехнические характеристики тел
жүктеу/скачать 319.5 Kb.
|
| Оптические и светотехнические характеристики тел.
Преломлением излучения называется изменение его направления при переходе из одной прозрачной среды в другую. Согласно закону преломления лучи – падающий и отраженный – лежат в одной плоскости с перпендикуляром к элементу преломляющей поверхности в точке падения луча, причем отношение синусов углов падения i и преломления j для рассматриваемых сред зависит только от длины волны излучения, но не зависит от угла падения: Sin(i) /sin(j) = n21 Постоянная n21 называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления n среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления среды. Он равен отношению скоростей распространения света в вакууме с0 и в данной среде v: n = с0/v. Относительный показатель преломления выражается через абсолютные показатели преломления первой и второй сред n2 и n1 соотношением n21=n2/ n1. Если n21 < 1, то при sin(i) / n21>1 свет не выходит из среды, происходит полное внутреннее отражение – зеркальное отражение светы от границы двух сред с коэффициентом отражения ρ = 1. При полном внутреннем отражении угол i превосходит предельный угол iпр, определяемый из соотношения sin(iпр) = n21. Отражением называется возвращение излучения объектом без изменения длин волн составляющих его монохроматических излучений. Имеют место следующие виды отражений: а) Зеркальное без рассеяния отраженного потока. При З.О. 1 – падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к элементу отражающей поверхности в точке падения луча; 2 – угол падения луча равен углу его отражения; 3 – закон квадрата расстояний от отраженного пучка соблюдается от источника света, а не от отраженной поверхности (ΔΩi = ΔΩρ). б) Равномерно диффузное при котором поток излучения рассеивается так, что энергетическая яркость во всех направлениях полупространства одинакова. с) Диффузное (смешанное), при котором наблюдается частично зеркальное и частично диффузное отражение д) Направлено – рассеянное, при котором фотометрическое тело отраженных от участка поверхности сил света можно приближенно описать вытянутым эллипсоидом вращения, большая ось которого распространяется в направлении зеркального отражения. При зеркальном отражении ΔΩi = ΔΩρ, яркость в пределах телесного угла постоянна и равна Lρ= Lиρ, где Lи – яркость источника в пределах телесного угла ΔΩi. В случае равномерно-диффузного отражения ΔΩi << ΔΩρ = 2π. Яркость участка равномерно диффузно отражающей поверхности равна L = Eρ/π. Где L и E – яркость и освещенность поверхности, равномерно диффузно отражающей свет, ρ – ее коэффициент отражения. Коэффициент яркости – отношение яркости освященной поверхности к яркости идеального рассеивателя (идеальной поверхности) Lид с ρ = 1, находящегося в тех же условиях освещения: Lид = E/π; Bαβ = Lαβ/ Lид. Коэффициент яркости зеркальной поверхности Bз = πρзLи/E, где Lи – яркость источника, освещающего зеркальную поверхность, ρз – коэффициент зеркального отражения, E – освещенность зеркальной поверхности. Пропусканием называется прохождение излучения сквозь среду без изменения длин волн составляющих его монохроматических излучений. Наблюдаются следующие виды пропускания: а) направленное без рассеяния б) равномерно диффузное, при котором прошедший поток излучения рассеивается так, что энергетическая яркость во всех направлениях полупространства одинакова: Leτ = Leτe/π = const; Lτ= Eτ/π = const где Leτ и Lτ – энергетическая яркость и яркость поверхности, пропустившей поток излучения и световой поток; τe и τ – коэффициенты пропускания слоя среды в) смешанное, при котором наблюдается частично направленное и частично равномерное диффузное пропускание г) направленно – рассеянное, при котором индикатриса силы света описывается вытянутым эллипсом вращения. Энергия оптического излучения, падая на какой-либо объект, частично отражается от поверхности объекта, частично им поглощается и частично пропускается. Относительные значения потоков в долях от полного, упавшего на поверхность объекта, соответственно характеризуют коэффициенты: r - отражения, a - поглощения и g - пропускания. Очевидно, что: r + a + g = 1. (1.6) Эти коэффициенты - важные оптические показатели различных тел. В зависимости от преобладающего значения того или иного коэффициента тела подразделяют на отражатели, поглотители и фильтры. Из всей энергии оптического излучения в другой вид преобразуется лишь та, которая поглощается телом. Тела, в которых происходит преобразование поглощенной энергии излучения в другие виды энергии (биологическую, тепловую, электрическую и т. д.), называют приёмниками. Реакцию приемника оптического излучения по отношению к мощности падающего на него излучения называют чувствительностью: g = ФЭФ /ФП = kaФПhЭ /ФП = kahЭ (1.7) где ФЭФ - мера реакции приемника, или эффективный поток излучения, поглощённый и преобразованный приемником, Вт; ФП - поток излучения, падающий на приемник, Вт; k, a - коэффициенты пропорциональности и поглощения; hЭ - энергетический КПД преобразования излучения приемником. Большинство приемников оптического излучения обладают различной чувствительностью к излучениям с разной длиной волны, которое из-за постоянства длины волны излучения называют монохроматическим. В этом случае говорят о спектральной чувствительности приемника g (l). Спектральная чувствительность - основная фотометрическая характеристика приемника излучения, которая может быть выражена также в виде относительной спектральной чувствительности: k(l) = g(l) /g(l)max (1.8) где g(l)max - максимальная спектральная чувствительность приемника излучения. Рис.1. Стандартизированные функции относительной спектральной чувствительности типовых приёмников оптического излучения: 1 - бактерий для летального действия; 2 – кожи человека для витального действия; 3 – глаза человека; 4 – зелёного листа растения. На рис.1 показаны стандартизированные (усреднёные) функции относительной спектральной чувствительности некоторых типовых приемников оптического излучения, которые можно также расценивать как функции относительной спектральной эффективности фотобиологических воздействий: 7 — бактерицидного, 2 — витального (эритемного), 3 — светового и 4 — фотосинтезного. В соответствии с этим различают и системы эффективных величин и единиц их измерений: бактерицидную, витальную, световую и фотосинтезную. жүктеу/скачать 319.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|