Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
§ 22. Фотометр Люммера — Бродгуна. Основные задачи фотометрии
Выше в § 17 была выяснена возможность количественных измерений светового действия лучистой энергии, основанных на уравнивании зрительных раздражений, которые получает глаз при рассматривании двух освещенных полей экрана. Очевидно, что при этом глаз сравнивает непосредственно яркость двух частей экрана, так как раздражение тех
54 Глава IL Световая анергия; основные понятия фотометрии и колориметрии
мест сетчатой оболочки глаза, где получаются изображения этих частей, пропорциональны яркостям изображаемых предметов.
Световые измерения отличаются от всех других физических измерений тем, что индивидуальные свойства глаза наблюдателя в атом случае имеют особо важное значение, так как в известной мере объектом исследования являются зрительные раздражения глаза. Для получения правильных результатов при световых измерениях глаз наблюдателя не должен отличаться от так называемого „среднего" глаза, свойства которого в отношении световых и цветовых восприятий установлены многочисленными исследованиями и в некоторой части закреплены международными соглашениями. Условия наблюдения также нормируются; напр., освещенность сравниваемых полей не должна быть ииже
известного предела; в некоторых случаях устанавливается угловая величина полей сравнения.
Исключительно важное значение имеет устройство для получения и наблюдения освещенных полей сравнения; соответственная часть приборов для световых измерений называется фотометром в узком смысле слова. Общеизвестен ф^ометр Бунзена с масляным пятном; принцип устройства его применялся во многих приборах последующего времени. Одним из самых совершенных фотометров является фотометр Люммера и Бродгуна с „идеальным пятном"; схема устройства его представлена на рис. 28. Основная деталь его—¦ кубик Люммера и Бродгуна— состоит из прямоугольной стеклянной призмы ЛВС, сложенной со стеклянным телом DEF, которое геометрически может быть описано как результат сложения прямоугольной призмы со сферическим Сегментом; места соприкосновения обеих частей „кубика" ab—оба плоские — имеют так называемый оптический контакт, т. е. сложены плоскостями без воздушного слоя, вследствие чего лучи проходят через место прикосновения без преломления и отражения, как в сплошном куске стекла. В остальных точках плоскости АВ лучи испытывают полное внутреннее отражение. Двусторонний экраи S— белый матовый, обыкновенно гипсовая пластинка — освещается с двух сторон; рассеянный свет от обеих его сторон отражается от двух зеркал Р и Q; из всех лучей, отраженных левым зеркалом, проходят лишь лучи, попавшие на окошко аЬ; из всех лучей от правого зеркала не отразятся только те, которые попадут на окошко ab.
Иногда участкам поверхностей, находящимся в соприкосновении „иа оптическом контакте", придают другую форму, заменяя для этой цели тело DEF второй прямоугольной призмой, на полированной гипо-тенузной грани которой сняты тонкие слои стекла для устранения в этнх местах соприкосновения с поверхностью первой призмы. Глаз наблюдателя помещается на некотором расстоянии перед лупой М так, чтобы в плоскости зрачка глаза совмещались изображения обеих сторон экрана S. Вследствие этого глаз наблюдателя при помощи лупы М, установленной на ясное видение грани АВ, видит два участка, освещенные обеими
Рис. 28.
§ 22. Фотометр Люммера — Бродгуна. Задачи фотометрии
55
сторонами экрана S; при неравенстве освещенностей пятно аЬ выступает на остальном фоне; при равных освещенностях одноцветными лучами граница между пятном аЬ и остальным фоном исчезает совершенно, если кубик хорошо изготовлен.
Существуют фотометры, основанные на совершенно другом принципе сравнения яркостей: это так называемые мигающие или мелькающие фотометры. Поле наблюдения посредством вращающегося оптического устройства освещается попеременно то одним, то другим из двух сравниваемых световых потоков; в некоторых фотометрах имеется два поля сравнения, но освещаются они также попеременно таким образом, что сначала одно поле освещается первым источником, а второе поле вторым источником, а потом — наоборот: первое поле освещается вторым источником, а второе — первым. В обоих случаях число перемен в секунду— от 8 до 16; наблюдатель видит мелькания или мигания поля (или полей во втором случае), если яркости, создаваемые на экране обоими источниками не равны; мигания исчезают, если яркости уравнены.
Если сравниваемые излучения разноцветны, то наблюдатель видит мелькающее поле однородно окрашенным в некоторый цвет,' промежуточный между цветами сравниваемых излучений; изменяя яркость одного из них, можно достигнуть прекращения мельканий. Сравнительные тщательные исследования другими методами показали, что описанный метод мельканий дает возможность сравнивать освещенности, создаваемые разноцветными излучениями.
Фотометры дают возможность решать две основные опытные задачи фотометрии: а) сравнение силы света двух различных источников, если сила света одного известна. или принята за единицу, и б) сравнение освещенности в какой-нибудь точке пространства с известной освещенностью на экране фотометра.
