Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
причем величина / может зависеть от направления лучей. Когда / одинакова по всем направлениям, то
3. Величины Ф, /, и можно подвергнуть спектральному разложению по частотам или длинам волн. Строго Монохроматическое излучение, как и параллельные пучки лучей, никогда не реализуется в действительности. Каждое излучение, обладающее конеч< L ной энергией, занимает конечный интервал частот или длин волн.
H = l|/dQ
(22.1)
ы = 4я//V.
(22.2) 146 геометрическая теория оптических изображений ' [ГЛ. II
Например, величину и можно представить в виде
OO СО OO
и=? \ uv (v) dv = $ «со («) d(u = 5 «я (k) db. (22.3)
OO о
Подынтегральные выражения «Vdv, мш<ісо, ukd.X имеют смысл объемной плотности лучистой энергии в спектральных интервалах (v, V + dv), (со, со + d(x>), (К, К + dl) соответственно. Ради краткости эти термины обычно применяют к самим функциям wv (v), иа (со), «я (к), опуская дифференциалы dv, den, di, хотя это и не совсем логично. При установлении связи между этими функциями надо, конечно, приравнивать друг другу дифференциалы uydv, u^da, uKdk, поскольку они представляют в различных формах одну и ту же величину, если только соответствие между А., V и со устанавливается соотношениями К = c/v = 2nd ay. Таким путем находим
Uv = (XiIc)Ux. (22.4)
Говоря о спектральном распределении, надо указывать, идет ли речь о функции Uv (распределение по частотам) или о функции их (распределение по длинам волн). Так, в спектре излученияСолнц^ функция Mv имеет .максимум в инфракрасной области приблизительно при К = 880 нм, а функция ик — в желто-зеленой части приблизительно при К = 500 нм.
Далее, интенсивность излучения I в каждой точке пространства можно представить в виде суммы интенсивностей двух излучений, линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Однако для наших целей в этом пока нет необходимости.
4. Все приведенные энергетические характеристики излучения измеряются в механических единицах, например по производимому ими тепловому действию. Так, в системе СИ лучистый поток измеряется в ваттах (Вт), интенсивность излучения — в ваттах на стерадиан-квадратный метр (Вт/ср -м2), объемная плотность лучистой энергии — в джоулях на кубический метр (Дж/м3). Такие единицы применяются, например, в теории теплового излучения. Однако в видимой области спектра представляет интерес характеризовать излучение по зрительному или световому ощущению, оцениваемому по действию света на глаз человека. Соответствующие характеристики и их единицы называются световыми, или фотометрическими, в отличие от энергетических величин и единиц, о которых говорилось выше.
Световые измерения, конечно, содержат немалый элемент субъективизма, поскольку световые впечатления, получаемые различными людьми от одного и того же светового потока, не совсем совпадают между собой. Когда указывают количественные соотношения световых единиц с энергетическими, то при этом имеют в виду не индивидуальный, а какой-то средний человеческий глаз. Сами назва- § 22] фотометрические понятия и единицы
143
ния величин, характеризующих излучение, при световых измерениях несколько изменяют. Вместо лучистой энергии говорят о световой энергии, вместо лучистого потока — о световом потоке, вместо интенсивности излучения — об интенсивности света и т. п Вообще, вместо энергетических величин и единиц вводят световые или фотометрические величины и единицы. Мы не будем вводить для энергетических и фотометрических величин различные обозначения, так как в каждом отдельном случае будет ясно, в каком смысле следует понимать ту или иную величину.
5. Силой света источника ? в заданном направлении называют световой поток, посылаемый им в этом направлении и отнесенный к единице телесного угла. (Когда пользуются энергетическими единицами, то говорят об энергетической силе источника, измеряя эту величину в Вт/ср.) Обычно это понятие относят к точечному источнику света, т. е характеризуют им источник на расстояниях, больших по сравнению с его линейными размерами. Вообще говоря, величина ? зависит от направления излучения Световой поток, посылаемый точечным источником в телесный угол dQ, определяется выражением сіФ = ? dQ. Полный световой поток, исходящий от источника,
Ф = \?dQ,
причем интеграл берется по полному телесному углу 4я. Величина /о = Ф/(4л) называется средней сферической силой света источника.
Единицей силы света источника в системе СИ служит кандела (старое название — свеча). Это — основная фотометрическая единица. Она осуществляется с помощью светового эталона в виде абсолютно черного тела при температуру затвердевания чистой платины (2046,6 К) и давлении 101 325 Па, Устройство эталона показано на рис. 84 (1платина, 2 — трубочка из плавленой окиси тория, 3 — сосуд из плавленой окиси тория, 4 — засыпка из окиси тория, 5 — сосуд из кварца). Нагрев и расплавление платины производятся токами высокой частоты. Излучателем света служит трубочка 2, стенки которой по всей длине имеют одну и ту же температуру, равную температуре окружающей нагретой платины. Кандела (кд) есть сила света, излучаемого в направлении нормали с 1/60 см2
