Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Якушенков Ю.Г. -> "Теория и расчет оптико-электронных приборов" -> 152

Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.

Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов — М.: Логос, 1999. — 480 c.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка): teoriyairaschetelektronnihpriborov1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 146 147 148 149 150 151 < 152 > 153 154 155 156 157 158 .. 188 >> Следующая


Основной энергетической характеристикой точечного излучателя является сила излучения Ie. Для малых телесных углов поток ДФе или облученность Ee на входном зрачке площадью Abx можно рассчитать с помощью соотношений, рассмотренных в § 3.2, введя в них коэффи-

412 Глава 14. Энергетические расчеты оптико-электронных приборов

циент пропускания среды распространения излучения тс на пути I от излучателя до входного зрачка:

AOe = TcJeAQ = TcAbxJeA2, (14.3)

Ee= ДФе/Asx = ZcIjl2. (14.4)

Поток на выходе оптической системы

дф> TcT0Je AbJI2,

где T0 — коэффициент пропускания оптической системы.

Расчет облученности в изображении точечного излучателя, т.е. на выходе оптической системы, в отличие от расчета величины ДФ'е достаточно сложен, поскольку для определения закона распределения потока в изображении необходимо учитывать как дифракцию, так и аберрации, вносимые системой.

Если излучатель является селективным или прием излучения происходит в каком-либо спектральном участке X1...X2, то, зная вид функции тсХ=тс(^) и Iek=Ie(X), можно легко определить значения ДФе и Ee для рабочего диапазона длин волн. Например

А V

ДФЛ;..А2=7Г рсJexd>- (14.5)

Следует учесть, что формулы (14.3)...(14.5) справедливы только для небольших телесных углов ДО »ABX/lz, в пределах которых сила излучения источника постоянна. В том случае, когда Ie зависит от направления внутри телесного угла ДО, нужно учитывать закон распределения силы излучения в пространстве. Очень редко приходится учитывать также зависимость тс от направления внутри телесного угла ДО. С учетом этого выражение (14.5) можно представить в общем виде

AQX

Рассмотрим второй случай, когда излучатель конечной площади занимает часть углового поля оптической системы. Энергетической характеристикой такого излучателя чаще всего служит яркость Le. На практике часто размеры источника излучения значительно меньше, чем расстояние до него. В этом случае можно воспользоваться известной формулой для определения потока, приходящего на входной зрачок от элемента с видимой площадью ДА, расположенного на оси системы [7, 18]:

ДФе =TcJ|LeosinocosoAAdydo.

а \|/

413 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов

Здесь Lea — энергетическая яркость элемента (излучателя) в направлении а (рис. 14.1). Для круглого зрачка пределы интегрирования по а составляют О...G4 (аЛ — апертурный угол системы), по у они равны 0...2 п.

Рис.14.1. К выводу (14.5)

При косинусном (ламбертовском) излучателе, т.е., например, для черных и серых излучателей, Lea = Le= const и

ДФе = тс TtLe ДА Sin2G А. На выходе оптической системы

ДФ'е = ДФе T0 = TcT0TtLe AAsin2G4. Если учесть, что для I »D sin2GA » D2/4Z2, где D — диаметр входного зрачка, I — расстояние до излучателя, то получим

т KD2AA ТАAAsx

Афе = ^c = ' (14-6>

где Abx= TtD2/4 — площадь входного зрачка системы.

Облученность входного зрачка для этого случая определяется следующим образом:

Ee=XcLeAAU2. (14.7)

Для небольших значений телесного угла AQ2 « AAfl2, в пределах которого L = const,

Ee = XcLeAn2.

Аналогично предыдущему случаю при спектральной селективности излучения и пропускания среды можно написать следующее выражение для потока на выходе системы:

TtD2AA Y тр ,, mV-A2 = J1CX (14.6а)

414 Глава 14. Энергетические расчеты оптико-электронных приборов

Если излучатель является серым телом с коэффициентом излучения єт, последнее выражение можно с учетом следствия из закона Ламберта (Mek= TtLek) представить в виде

где Mek — функция Планка.

Для других условий работы ОЭП по «площадному» излучателю приведенные формулы можно видоизменить. Например, при наблюдении объекта — серого тела — в условиях, когда Tox= const =т0, т - = const = Tc и принимается практически все излучение объекта (X7 ... }.2 = 0 ... со), последнюю формулу можно представить в виде

где T — температура серого излучателя; а — постоянная закона Стефана-Больцмана.

Для двух рассмотренных случаев (точечный и «площадной» излучатели) характерно отсутствие явного влияния значений фокусного расстояния и относительного отверстия на значения потока ДФе и облученности Ee.

Рассмотрим следующий случай — излучатель превышает размеры углового поля, т.е. перекрывает все поле 2со. Упрощенная схема работы такой оптической системы приведена на рис. 14.2. Излучатель, находящийся на расстоянии I от входного зрачка, условно изображен плоским. Полевая диафрагма площадью q расположена в фокальной плоскости объектива, главные плоскости которого расположены около входного зрачка. Основной энергетической характеристикой протяженного излучателя является его яркость Le.

(14.66)

jj AAt0 Tc аТ4,

л

Рис.14.2. К выводу (14.8)

415 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов

Если в такой схеме соблюдается условие СО = I tg со »AC = D/2, что при больших расстояниях I до излучателя всегда имеет место, то видимая площадь AA излучающего протяженного источника в основном определяется размером СБ, т. е. она является проекцией площади полевой диафрагмы на плоскость излучателя.
Предыдущая << 1 .. 146 147 148 149 150 151 < 152 > 153 154 155 156 157 158 .. 188 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed