Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
L~a — dla / dA COS CL; ^acp = ^cc Z®»
1.4. ОПТИЧЕСКИЕ И СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЛ
Преломлением излучения называется изменение его направления при переходе из одной прозрачной среды в другую (рнс. 1.7).
Согласно закону преломления лучи — падающий и преломленный — лежат в одной плоскости с перпендикуляром к элементу преломляющей поверхности в точке падения луча, причем отношение синусов углов падения i и преломления / для рассматриваемых сред зависит только от длины волны излучения, но не зависит от угла падения, т. е.
sin I/sin j = п.п.
Постоянная л21 называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой.
Показатель преломления п среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления среды. Он равен отношению скоростей распространения света в вакууме со и в данной среде v:
п — c0/v.
Относительный показатель преломления пц выражается через абсолютные показатели первой и второй сред «] и П2 соотношением
^21 — ^2 ^ ^1 *
Если п2j с 1, то при sin(yn2i>l свет не выходит из среды, происходит полное внутреннее отражение — зер-
Рис. 1.7. К закону преломления.
Оптические и светотехнические характеристики тел
13
кальное отражение света от границы двух сред с коэффициентом отражения р=1. При полном внутреннем отражении угол i превосходит предельный угол (пр, определяемый из соотношения
i'np ~ п21 •
Отражением называется возвращение излучения объектом без изменения длин волн его составляющих монохроматических излучений.
Имеют место следующие виды отражений:
а) зеркальное — без рассеяния отраженного потока (лучистого, светового) (рис. 1.8, а);
Рис I 8. Виды отражения м пропускания света различными материалами.
при зеркальном отражении: 1) падаюшиЯ и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к элементу отражающей поверхности в точке падения луча; 2) угол падения луча равеи углу отражения его; 3) закон квадратов расстояний для отраженного пучка соблюдается от источника света, а не от отражающей поверхности;
б) диффузное, при котором отраженный поток излучеиия (световой) рассеивается так, что энергетическая яркость (яркость) во всех направлениях полупространства одинакова (рис. 1.8,6);
в) смешанное — при котором наблюдается частично зеркальное и частично диффузное отражение (рис.
1.8, в):
г) направленно-рассеянное, при котором фотометрическое тело отраженных от участка поверхности сил света можно приближенно описать вытянутым эллипсоидом вращения (рис. 1.8, г), большая ось которого располагается в направлении зеркального отражения. При зеркальном отражении Дан = Да>р, яркость в пределах телесного угла Дмр постоянна и равна Lp=Lup3, где L„ — яркость в пределах телесного угла Дох.
В случае диффузного отражения (рис. 1.8,6)
Дмг < Дмр = 2л.
Яркость участка диффузно отражающей поверхности равна:
L = Ер/п,
где L и Е—яркость и освещенность поверхности, диффузно отражающей свет; р — ее коэффициент отражения.
Коэффициент яркости — отношение яркости освещенной поверхности к яркости идеального рассеивателя (идеальной поверхности) LBa с р=1, находящегося в тех же условиях освещения:
^ид —
Коэффициент яркости зеркальной поверхности
Bap = nP3V?>
где L„ — яркость источника, освещающего зеркальную поверхность; р3 — зеркальный коэффициент отражения; ? — освещенность зеркальной поверхности.
Коэффициент яркости иаправленио-рассеивающей свет поверхности с хаотически расположенными неровностями (выпуклости и вмятины) описывается в [1.1].
При смешанном отражении (рис. 1.8, в) индикатрису рассеяния можно разделить на две составляющие, одна из которых описывает диффузное отражение, другая — приближении зеркальное. Напомним, что индикатрисой называют функцию, выражающую зависимость от направления относительных значений фотометрической величины. Здесь этим термином обозначается индикатриса силы излучения (света).
Направлеино-рассеянное отражение (рис. 1.8, г) характерно для металлических поверхностей после химической или пескоструйной матировки. Для таких поверхностей Дан<Да>р. В пределах Дмр яркость участка отражающей поверхности не постоянна. Максимальная яркость наблюдается в направлении зеркального отражения.
Пропусканием называется прохождение излучения (света) сквозь среду без изменения длин волн составляющих его монохроматических излучений. Наблюдаются следующие виды пропускания: а) направленное — без рассеяния (рис. 1.8, с); б) диффузное—при котором прошедший поток излучения (световой) рассеивается так, что энергетическая яркость (яркость) во всех направлениях полупространства одинакова (рис. 1.8,6):
L = ? т/я = const;
ct ее
Lx --= Е%/л = const,
где Ес, Е — облученность и освещенность поверхности, на которую падает световой поток; Lex и LT —энергетическая яркость и яркость поверхности, пропустившей поток излучения и световой поток; хе и т — коэффициенты пропускания слоя среды; в) смешанное—при котором наблюдается частично направленное и частично диффузное пропускание (рис. 1.8, в); г) направлеиио-расеянное, при котором индикатриса сил света приближенно описывается вытянутым эллипсоидом вращения (рис. 1.8, г).
