Энергетические величины в Фотометрии.

Фотометрия — раздел оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия с веществом. При этом значительное внимание уделяется вопросам измерения интенсивности света и его источников.

Энергетические величины в фотометрии — характеризуют энергети­ческие параметры оптического излучения без учета особенностей его воздействия на тот или иной приемник излучения.

Поток излучения Фе — величина, равная отношению энер­гии W излучения ко времени t, за которое излучение произошло (мощность

излучения). Единица потока излучения — ватт (Вт).

Энергетическая светимость (излучательность) R_e —

величина, равная отношению потока излучения Фе, испускаемого поверхностью, к площади S сечения, сквозь которое этот поток проходит

(поверхностная плотность потока излучения). Единица энергетической светимости — ватт на метр в квадрате (Вт/м²).

Энергетическая сила света (сила излучения) 1е — вели­чина, равная отношению потока излучения Фе точечного источника к телесному углу (о, в пределах которого это излучение

распространяется. Единица энергетической силы света — ватт на стерадиан (Вт/ср).

Энергетическая яркость (лучистость) Ве —величина, равная отношению энергетической силы света ΔIе элемента излучающей поверхности к площади ΔS проекции этого

элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения. Единица энергетической яркости — ватт на стерадиан-метр в квадрате (Вт/(ср·м²)).

Энергетическая освещенность (облученность) Е_е — характеризуетвеличину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности. Единицаэнергетической освещенности — ватт на метр в квадрате (Вт/м²).

Световые величины в Фотометрии.

Различные приемники, используемые при оптических измерениях, обладают селективностью (избирательностью). Для каждого из них характерна своя криваячувствительности к энергии различных длин волн.

Световые измерения, являясь субъективными, отличаются от объективных, энергетических, и для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света.

Основной световой единицей в СИ является единица силы света I — кандела (кд)— сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет Вт/ср.

Единица светового потокаФ (мощности оптического излучения) — люмен (лм):1лм — световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1кд внутри телесного угла в 1ср (1лм=1кд·ср).

Светимость R — суммарный поток, посылаемый светя­щейся площадкой с площадью S. Единица светимости — люмен на метр в квадрате (лм/м2).

Яркость светящейся поверхности в некотором направлении φесть величина, равная отношению силы света I в этом

направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Единица яркости — кандела на метр в квадрате (кд/м2).

Освещенность Е — величина, равная отношению светового

потока Ф, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности. Единица освещенности — люкс (лк):1лк — освещенность поверхности, на один квадратный метр которой падает световой поток в 1лм (1лк=1лм/м2).

Интерференция света.

Принцип Гюйгенса.

Волновая теория света основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени.

Законы отражения и преломления света легко выводятся, используя принцип Гюйгенса.

Пусть на границу раздела двух сред падает плоская волна (плоскость волны — АВ), распро­страняющаяся вдоль направления I. Пока фронт проходит расстояние ВС (за время t), фронт вторичных волн из точки А проходит расстояние AD.

При отражении: ΔАВС = ΔADC, следовательно .

При преломлении: за время t фронт падающей волны проходит расстояние ВС=υ₁t, а фронт преломленной — AD=υ₂t. Из соотношения AC=BC/sini₁=AD/sini₂ следует

8. Когерентность.

Когерентностью называется согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов.

Монохроматические волны — неограниченные в пространстве волны одной определенной и постоянной частоты — являются когерентными.

Так как реальные источники не дают строго монохроматического света, то волны излучаемые любыми независимыми источниками света всегда некогерентны. В источнике свет излучается атомами, каждый из которых испускает свет лишь в течение времени ≈10^-8с. Только в течение этого времени волны, испускаемые атомом имеют постоянные амплитуду и фазу колебаний.

Немонохроматический свет можно представить в виде совокупности сменяющих друг друга коротких гармонических импульсов излучаемых атомами — волновых цугов.

Средняя продолжительность одного цуга τ_ког называется временем когерентности.

Если волна распространяется в однородной среде, то фаза колебаний в определенной точке пространства сохраняется только в течение времени когерентности. За это время волна распространяется в вакууме на расстояние l_ког = сτ_ког, называемое длиной когерентности (или длиной цуга). Поэтому наблюдение интерференции света возможно лишь при оптических разностях хода, меньших длины когерентности для используемого источника света.

Временная когерентность — это, определяемая степенью монохроматичности волн, когерентность колебаний, которые совершаются в одной и той же точке пространства. Временная когерентность существует до тех пор, пока разброс фаз в волне в данной точке не достигнет π.

Длина когерентности — расстояние, на которое перемещается волна за время когерентности.

В плоскости, перпендикулярной направлению распространения цуга волн, случайные изменения разности фаз между двумя точками увеличивается с увеличением расстояния между ними. Пространственная когерентность — когерентность колебаний в один и тот же момент времени, но в разных точках такой плоскости — теряется, если разброс фаз в этих точках достигает π. Длина пространственной когерентности (радиус когерентности):

, где λ — длина волны, Δφ — разность фаз.

Источники должны быть пространственно когерентными, чтобы возможно было наблюдать интерференцию излучаемых ими световых волн.

Интерференция света.

Интерференция света — сложение в пространстве двух или нескольких когерентных световых волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Пусть в данной точке М две монохроматические волны с циклической частотой ω возбуждают два колебания, причем до точки М одна волна прошла в среде с показателем преломления n₁, путь s₁ с фазовой скоростью υ₁, а вторая — в среде п₂ путь s₂ с фазовой скоростью υ₂:

2я —

Амплитуда результирующего колебания: . Интенсивность результирующей волны (I~ А²):

Разность Фаз 8 колебаний, возбуждаемых в точке М, равна

(Использовали: υ = с/п; ω=2πv ; c/v = λ₀—длина волны в вакууме).

Произведение геометрической длины пути s световой волны в данной среде на показатель преломления этой среды п называется оптической длиной путиL=s·n.

Разность Δ = L₂ — L₁ = s₂n₂ – s₁n₁ оптических длин проходимых волнами путей называется оптической разностью хода.

Условие интерференционного максимума:

Если оптическая разность хода Δ равна целому числу длин волн в вакууме (четному числу полуволн)

(т = 0,1,2,...),

то δ = ±2тπ и колебания, возбуждаемые в точке М, будут происходить водинаковой фазе.

Условие интерференционного минимума.

Если оптическая разность хода Δ равна нечетному числу полуволн

(т = 0,1,2,...),

то δ = ±(2т + 1) π и колебания, возбуждаемые в точке М, будут происходить в противофазе.

 

Предыдущая123456789Следующая

---

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:

©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.