Учебное пособие по курсу Оптика - Колмаков Ю.Н.
Скачать (прямая ссылка):
2~
делу (раньше 1 стильб = 1кд/см ). Л
ЛМ/Вт
max 683
max
500 555 600
Х,ни
Для длин волн Л ф 555нм требуется намного большая энергетическая яркость ( > 683 Вт/ср), чтобы создать силу света в 1 канделу.
Относительная световая эффективность абсолютно черного тела с T = 6000 К (близко к Солнцу) равна 14% (14% испускаемой энергии воспринимается глазом как свет).
Для люминисцентных ламп ~ 6%, для ламп накаливания ~ 2%.
На рисунке приведена кривая
видности (график перевода Вт в видимые люмены).
4. Принципы фотометрии. Типы фотометров
Все приборы, измеряющие световой поток, делятся на:
1) объективные основаны на явлении фотоэффекта и измеряют истинный поток энергии, приходящий от источника света, величина фототока ~ числу падающих фотонов, т.е. энергии света (фотоэлементы)
2) визуальные (субъективные) - на глаз сравниваются освещенности или яркости эталонного источника и измеряемого источника света.
Глаз плохо измеряет отношение освещенностей, но очень хорошо улавливает момент установления равенства освещенностей. Схема действия простейшего фотометра:
глаз 27
Грани призмы освещаются точечными источниками. Меняя расстояние гэ добиваются равенства E3 = E и по измеренным г, гэ определяют силу света J и по эталонной силе света - J.
Jcos45°
^ — ^ —А,—
= E =
Iff
Ш
к
U
V
V
центральная часть U призм отполирована и прижата в центре призмы образуют одно оптически прозрачное тело
J
Обычно в визуальных фотометрах используют фотометрический кубик Люммера.: Свет от эталонного источника J3
проходит через центральную часть (тщательно отполированную и прижатую) и создает освещенность центра Ц поля зрения. А лучи от измеряемого источника J полностью отражаются от краев призмы, где оптического контакта нет, и освещают боковую часть К поля зрения. В центре призмы образуют одно оптически прозрачное тело (оптический контакт).
Изменять освещенность проще не отодвигая источники, а устанавливая на пути компенсирующие (ослабляющие) устройства.
Замечания: 1) все компенсаторы должны одинаково ослаблять свет со всеми длинами волн!
2) глазу очень трудно сравнить освещенности (яркости) разного цвета. Поэтому во всех визуальных фотометрах свет пропускается через монохромные светофильтры!
Чтобы сравнить E источников разного цвета (гетерохромная фотометрия) поочередно и быстро направляют в глаз излучения разных цветов, меняя J. Когда исчезнет психофизиологический эффект мигания ("светло" - "темно") устанавливается одинаковая освещенность.
Измерять очень малую освещенность можно методом гашения Вавилова пороговая чувствительность глаза, адаптированного к полной темноте для
_і о
л = 632,shm равна 5,8 -10 ! - это < Юфотонов! Определяют во сколько раз надо уменьшить яркость В, чтобы глаз перестал видеть свет (гашение яркости).
Таким образом удается определить В < 2 ч- 3 • IO- —г-.
M
Ни один физический прибор не определяет такую яркость. Глаз - самый чувствительный фотометр. 28
Глава 3. Отражение, преломление и поляризация света
на границе двух сред
пад.
Єї
!.Отражение и преломление света на плоской границе двух диэлектрических сред. Формулы Френеля
В диэлектриках напряженность электрического поля ослаблена в є раз. Вурав-НЄНЬІЯХ Максвелла появляется произведение єє0. Поэтому следует ожидать, что в
1 с
диэлектрической среде изменится фазовая скорость э/м волны: иэм = , = —j=.
^єє0/л0
Множитель п = называется абсолютным показателем преломления среды. Вместе со скоростью меняется длина волны, но не частота:
л = и= ° = Лвак
V nv п Рассмотрим плоскую монохроматическую волну E0, падающую на плоскую границу двух полубесконечных диэлектрических сред с проницаемостями єх,є2.
Так как среды полубесконечны, то в них возникнут только одна прошедшая волна E2, и только одна отраженная волна
E1, уходящие в бесконечность. Граничные условия для диэлектрических и магнитных полей (из уравнений Максвелла):
Е0Т + Е1Т = Е2Т>Н0Т + Н1Т = Н2Т•
На границе сохраняются касательные составляющие напряженностей.
Эти условия будут установившимися (сохраняющимися во времени), а это возможно только в случае одинаковых частот падающей, отраженной и прошедшей волн.
—
Е:
прошедш.
E0t схр і (cot - k0r) + E1t exp i(cot - kxr) = E2t exp i(cot - k2r) H0t expi(cot - k0r) + H1t expi(a>t - kxr) = H2t expi(cot - k2r).
Так как граничные условия одинаковы во всех точках раздела сред, т.е. не зависят от координаты г, то
На рисунке: q> - угол падения, фх - угол отражения, (р2 - угол преломления. Все эти углы образованы волновыми векторами с нормалью к плоскости раздела сред. 29
Из-за симметрии (изотропности) раздела все три луча: падающий отраженный и преломленный (или все волновые векторы) лежат в одной плоскости - плоскость падения луча (образована падающим лучом и нормалью). Пусть плоскость падения - это плоскость OXZ;
со _ сощ , _ conI
К(\ — — ,/Сі — , /С 2
U1
СОП,
con.
