Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
п_ 1
(««-1)(^-:5)
Отношение фокусных расстояний
fi "21 — 1 ft 1,5—1
1,58
или
f — f__
-0,05
Собирающая линза при погружении ее в оптически более плотную среду становится рассеивающей (J[ имеет знак минус) и ее оптическая сил уменьшается в 10 раз:
Dl = DJlO. Для двояковогнутой линзы получим
Соответственно
A' = Zy 10.
Рассеивающая линза при погружении ее в оптически более плотную среду становится собирающей, и ее оптическая сила уменьшается в 10 раз.
356 ОТДЕЛ V. ГЛ. 1. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА
1.6. Понятие о фотометрии
Г. Фотометрией называется раздел оптики, в котором рассматриваются измерения энергии, которую переносят электромагнитные световые волны (V.l. 1.1°). Обычно в фотометрии рассматриваются действия на глаз и другие оптические приборы (V.l.7.Г) электромагнитных волн видимого оптического диапазона. Для характеристики этого действия вводятся следующие основные физические величины, характеризующие свет с точки зрения переносимой им энергии: световой поток, сила света, освещенность.
2°. Световым потоком Ф называется мощность видимого излучения (IV.4.4.1°), которая оценивается по действию этого излучения на нормальный глаз. Иными словами, Ф есть энергия световых электромагнитных волн, переносимая в единицу времени через некоторую площадь поверхности и оцениваемая по зрительному ощущению. Для монохроматического света (IV.4.2.5°), соответствующего максимуму спектральной чувствительности глаза (Х=5500 А), световой поток равен 683 люменам (лм) (VI 1.6.2°), если мощность излучения равна одному ватту.
3°. Точечным источником света называется источник, линейные размеры которого значительно меньше, чем расстояние от него до точки наблюдения. Такой источник излучает сферические электромагнитные волны (IV.3.1.5е).
Силой света (силой излучения) 1 точечного источника называется величина, численно равная световому потоку, который этот источник создает в единичном телесном угле *) (рис. V.l.16).
Если точечный источник равномерно излучает свет по всем направлениям, то
J_ Фполн
An '
где Фполн есть полный световой поток источника света, т. е. мощность излучения, создаваемая источником по всем направлениям,— энергия света, которая за единицу времени переносится сквозь произвольную замкнутую поверхность, охватывающую источник света.
4°. Если источник света не точечный, а протяженный, то сила света / малого участка AS его поверхности в данном
*) Телесный угол &q определяется как отношение площади AS поверхности шарового сегмента к квадрату радиуса сферы:
AQ=^f- (табл. V11.2).
1.6. ПОНЯТИЕ O ФОТОМЕТРИИ
357
направлении
ДО *
где АФ — световой поток, который создает участок AS поверхности источника в данном направлении внутри телесного угла AQ.
Для произвольного источника света средней сферической силой света называется величина
7 Фполн
4л '
где Фполн — полный световой поток источника света. В случае, когда протяженный источник света излучает равномерно по всем направлениям, /=/. В СИ единица силы света кандела (кд) является основной единицей (табл. VII.2).
5°. Освещенностью E некоторой поверхности называется отношение светового потока АФ, который падает на площадь AS поверхности, к величине этой площади:
„ ДФ ?==-д1Г-
Освещенность ? в каждой точке Рис. V.l. 16
экрана, на который падает свет,
пропорциональна интенсивности электромагнитной световой волны в этой точке (IV.4.3.2°).
Освещенность, которую создает точечный источник с силой света / на поверхности, удаленной на расстояние г от источника,
„ / COS і
где і — угол падения (V.l.2.3°) (закон освещенности от точечного источн ика).
Задача. Над круглым столом диаметром 1,6 м на высоте 0,6 м висит лампа, которая считается точечным источником света, равномерно излучающим по всем направлениям. Световой поток, падающий на стол, равен 201 лм. Определить силу света лампы, полный световой поток от лампы, освещенность в центре стола и на крае (рис. V.l. 16*).
Дано: АФ=201 лм, d=l,6 м, ft=0,6 м.
Найти: I, Фполн, Е, E'.
358 отдел v. гл. 1. геометрическая (лучевая) оптика
Решение: Сила света источника / = , где АФ — световой поток, испускаемый в телесный угол AQ.
Телесный угол, под которым из источника видна поверхность стола, равен
AQ = 2л (1—cost),
где і — угол падения луча. Из рис. V.l. 16* следует:
COSl = —, т
= /0,36+ 0,64м = 1 м.
2-3,14-(1-0,6)
кд = 80 кд.
Полный световой поток, испускаемый точечным источником,
ФПолн = 4л/, Фполн = 4-3,14-80 лм=1000 лм. Освещенность центра стола
E--L Л2 '
80 : 0,602
лк = 220 лк.
Освещенность края стола л
?' =
/ COS і
J-
Jh п, 80-0,6 ло
75 . E= 103 лк = 48 лк.
1.7. Некоторые оптические приборы
1°. Оптическими приборами называются устройства, предназначенные для получения на экранах, светочувствительных пластинках, фотопленках и в глазу изображений различных объектов. Обычно оптические приборы дают плоское (двумерное) изображение трехмерных, пространственных объектов. Оптическими приборами, например, являются: фотоаппарат и проекционный аппарат, глаз, очки, лупа и микроскоп, зрительные трубы (включая телескопы).
