Световые приборы - Трембач В.В.
ISBN 5-06-001892-Х
Скачать (прямая ссылка):
Заметим особенности такого метода при расчете А. Он предполагает четкое изображение всего СТ и свечение всей поверхности для точек освещаемой поверхности, находящихся внутри изображения, и полное ее погасание для точек, находящихся вне изображения.
Так как СП не создают совершенного изображения и для них
* Геометрические лучи можно определить как траектории, ортогональные к геометрическим волновым фронтам изотропной среды (плоским волнам).
62
характерно не только полное, но и частичное свечение их поверхности, применение метода оптических изображений может дать большие ошибки. Кроме того, рассмотрение хода каждого луча, испускаемого источником, сопряжено с громоздкостью метода и потерей им физической наглядности.
Метод обратного хода лучей. Можно рассчитать яркость и площадь светлой части СП, прослеживая ход совокупности условных лучей, упавших на поверхность оптической системы из внешней области по выбранному направлению [14], иначе говоря, проследив «обратный ход лучей» из окружающего пространства через оптическую систему к источнику света (рис. 3.4).
ного хода луча»
Применяя для этого «обратного» луча правила зеркального отражения или преломления, находят точку встречи его со СТ в точке т с определенной яркостью L^. Следовательно, по направлению aiP точка М зеркальной поверхности будет светить с яркостью Le0=pLq,^. Если бросить на точку М луч по направлению агР, то после отражения он пройдет мимо СТ и точка М по данному направлению не светит. Так, «обстреливая» зеркальную или преломляющую поверхность лучами, параллельными избранному направлению, находят все светлые точки для этого направления.
Оценивая этот метод, заметим, что он обладает высокой точностью учета формы, размера и яркости СТ источника при данных ОУ. Кроме того, он достигает высокой степени формализации, вследствие чего легко реализуется на ЭВМ [14].
Основным недостатком метода обратного луча является отсутствие физической наглядности, очень важной для инженерной оценки эффективности СП. При использовании этого метода невозможно сказать о приборе что-либо определенное, пока не будут выполнены все расчеты. Поэтому его следует применять для расчета
Рис. 3.4. К расчету светлой части СП с помощью «обрат-
Рис. 3.5. Группировка лучей в конические пучки
63
СП предварительно оцененным другим методом, обладающим свойствами быстрой «прикидки» эффективности СП. Вторым недостатком метода обратного луча является его громоздкость (анализ двух множеств — точек СТ и ОУ), поэтому его использование рационально только при применении ЭВМ.
Метод элементарных отображений. Методы расчета площади и яркости светлой части СП можно сделать менее громоздкими и более наглядными, если попытаться множество лучей источника и оптической системы объединить в некоторое подмножество. Такая группировка должна давать обобщенную информацию о всех точках оптической системы и о свойствах СТ источника.
а — для бесконечно большого расстояния светит по направлению си; б — для конечного расстояния светит в точку ах
Наиболее простой и естественной группировкой лучей является их коническая группировка. При этом считается, что все пространство насыщено свсювыми лучами, составляющими конические пучки с вершинами на точках излучающих либо облучаемых поверхностей.
Для СП объединение лучей в конические тела предложил в конце XIX в. видный русский ученый — электротехник В. Н. Чиколев [15]. Лучи, падающие от источника на поверхность ОУ, собраны в конические пучки с основанием на СТ и вершинами на точках входной поверхности оптической системы (рис. 3.5). Световой пучок ОУ тоже состоит из конических пучков, вершины которых лежат на точках излучающей поверхности СП, а их размеры, форма и местоположение в пространстве определяются размерами и формой конических пучков СТ, а также свойствами самой оптической системы (рис. 3.6). Из сказанного ясно, что конические пучки лучей, посылаемые во внешнее пространство СП, содержат достаточную информацию о СТ и ОУ, чтобы судить о размерах и яркости его светлой части.
64
Этот вывод основывается на очевидном факте, что на большем расстоянии от прибора (в десятки и сотни большем его размера, когда угол между Л40 и М равен нулю) точка ОУ светит по данному направлению а (рис. 3.6, а), если оно параллельно лучу ее Конического пучка, т. е. находится внутри его. На малых расстояниях от прибора условие свечения выполняется при пересечении точки наблюдения «а» лучом того же конического пучка (рис. 3.6, б).
Для определения участка поверхности ОУ, светящего по данному направлению, следует найти совокупность точек, конические Пучки которых имеют лучи, параллельные данному направлению. В случае определения освещенности на близком расстоянии светлая часть определяется совокупностью конических пучков, имеющих лучи, пересекающиеся в расчетной точке а\. В этом методе расчета светлой площади конические пучки называются элементарными отображениями (ЭО), а сам метод называется методом элементарных отображений (МЭО).
Таким образом, элементарными отображениями назовем кони-. ческие пучки световых лучей, падающие от светящего тела на точ-
