Интенсивность света в чем измеряется – Интенсивность (физика) — Википедия

Единица измерения силы света — Кандела

Единица измерения силы света — Кандела. Обозначается как Кд или cd. Кандела равняется силе свечения, которое испускается в определенном векторе, заданном источником монохроматического излучателя частотой 540х10 в 12 степени Герц.

В системе СИ есть 7 главных единиц измерения, одной из которых является кандела. Кандела равняется силе свечения, которое испускается в определенном векторе, заданном источником монохроматического излучателя частотой 540х10 в 12 степени Герц. Его энергетическая сила света составляет 1/683 (Вт/ср). Ср — стерадиан, этим показателем измеряют телесные углы. В славянских странах его обозначают как Ср, однако международное обозначение sr.

Упомянутая частота соответствует зеленому спектру. Глаз человека более чувствителен к зеленому, чем к другим цветам. Для достижения того же значения силы света при излучении с другой частотой необходимы большие показатели энергетической интенсивности.

Ученые прошлых веков определяли Кандела как силу света, которая излучается черным предметом перпендикулярно плоскости площадью 1/60 квадратных сантиметров при температуре 2042.5К. При такой температуре расплавляется платина. Современная наука определила значение 1/683 так, чтобы нынешнее обозначение соответствовало предыдущему.

Пламя свечи излучает примерно одну канделу силы света. Из-за того, что в латинском языке свеча называется candela, а в английском — candle, раньше эту единицу измерения так и называли: свеча. Сейчас такое название не используется и считается архаизмом.

Единица измерения освещенности.

Единица измерения освещенности — отношение свечения к поверхности, которое оно освещает, принято называть освещенностью. Учитывается именно перпендикулярное падение света на определенную плоскость.

Единица измерения освещенности — Люкс (lux.)

1 люкс = отношение 1 люмена к 1 метру поверхности в квадрате.

Световой поток измеряется в люменах. Оба показателя занесены в международную систему единиц. В Великобритании и Соединенных Штатах уровень освещенности узнают в люменах на квадратный фут, также называемые футом-кандела. Яркость свечения — освещенность от источника силой в 1 канделу на расстоянии одного фута от освещаемой плоскости.

В европейских странах есть стандарт качества освещения в рабочих помещениях. Ниже представлены некоторые рекомендации из этого документа.

• 300 люкс;
  Офис или другие помещения, где не нужно пристально рассматривать мелкие детали.
• 500 люкс;
  Такой уровень свечения должен быть в комнатах, где люди длительное время работают за компьютером или читают. Это применимо и к учебным заведениям, и к переговорным пунктам, и к другим учреждениям.
• 750 люкс.
  Если люди занимаются технической работой: изготавливают продукцию, создают точные чертежи и так далее, должен быть такой уровень освещенности.

Нужно ли, на самом деле, измерять степень освещенности и что такое единица измерения света?

Ученые доказали, что тусклый или, наоборот, слишком яркий свет разрушают сетчатку человеческого глаза, из-за чего ухудшается острота зрения. Из-за разрушения сетчатки скорость и качество функционирования мозга снижаются. Недостаточное количество яркости увеличивает в людях сонливость, понижает работоспособность и ухудшает настроение. Следует учесть, что мы не берем во внимание ситуации, в которых тусклое свечение украшает обстановку: романтическое свидание, просмотр фильма и так далее. Насыщенный световой поток прибавляет сил, энергии, желания работать, тем самым быстрее утомляя человека.

Единица измерения света установлена СанПиНом называют санитарные правила и нормы — данные, на которые нужно равняться при измерении освещенности. Замеры делаются для определения не только степени освещенности, но и уровня шума, пыли, загрязненности, вибрации. По мнению докторов, постоянный недостаток света на рабочем месте приводит к переутомлению сотрудников, ухудшению зрения и концентрации внимания. Рабочие становятся менее трудоспособными, что может вылиться в несчастный случай по невнимательности или другим причинам.

Помимо людей, от недостаточной освещенности страдают и другие живые организмы: растения, животные. Для быстрого развития и плодородного цветения растениям обязательно нужен мощный поток света. У животных из-за некачественного освещения могут появиться нарушения в росте и развитии, репродуктивной функции, наборе массы тела и может снизиться активность существа.

Каким бывает освещение

Освещение, как правило, бывает естественным и искусственным.

Естественные источники свечения:

• солнце;
• луна;
  На самом деле, луна не излучает свет, она просто отражает солнечные лучи.
• рассеянный свет небосвода;
  Несмотря на такое красивое название, этот термин можно увидеть в официальных документах.
• кометы;
• полярные сияния;
• электрические разряды в атмосфере;
• звезды и другие небесные объекты.

Искусственные источники:

• разные осветительные формы и конструкции;
• лампы;
• светильники;
• фонарики;
• мониторы;
• телевизоры;
• мобильные телефоны и другие.

Интенсивность света

Единица измерения света  интенсивность измеряется при обустройстве освещения в комнате либо при подготовке фотоаппарата к съемке. Опытные фотографы и светотехники-профессионалы, пользуются цифровыми экспонометрами, однако можно изготовить и простой прибор с похожим принципом работы своими руками.

Многие аппараты предназначены для отдельного типа освещения. Например, измеряя свечение натриевых ламп, вы добьетесь более точного результата, чем проводя расчеты над лампой накаливания.

Можете установить приложение на смартфон, которое определит интенсивность света. Какими бы хорошими ни были ваш телефон и выбранное приложение, результаты будут искаженными и неточными, поэтому лучше воспользоваться специализированным прибором.

Большинство устройств измеряют показатели освещенности в люксах, так как это общепринятая единица, однако некоторые настроены на отображение фут-кандел.

Если вам неудобен один из этих способов измерения, можете перевести люксы в канделы и наоборот на этом ресурсе:

https://www.rapidtables.com/calc/light/lux-to-fc-calculator.html.

Чем измеряют степень освещенности

Как мы уже выяснили, единица измерения освещенности — Люкс. Несложно догадаться, как называется прибор, которым измеряют уровень света. «Люкс» плюс «метр» (с древнегреческого переводится как «мера», «измеритель») равно люксметр. Принцип работы этого портативного устройства схож с работой фотометра.

Попадающий на элемент световой поток выпускает электроны в теле полупроводника, из-за чего электроток начинает проводиться фотоэлементом. Величина электрического тока прямо пропорциональна степени освещения фотоэлемента, который и отображается на шкале или на электронном дисплее, если это современная модель люксметра. Аналоговые аппараты снабжены специальной шкалой с градусами. По движению стрелки определяются окончательные результаты замеров.

Цифровые устройства.

На смену аналоговым люксметрам пришли цифровые — маленькие компьютеры. Параметры можно увидеть на небольшом жидкокристаллическом экране. Часть, с помощью которой измеряют свет, часто содержится во внешнем корпусе и соединяется с основным устройством гибким проводом. Из-за такой конструкции можно измерять освещение в любых местах, даже труднодоступных. Согласно ГОСТ, погрешность аппарата не должна превышать 10 процентов.

Важные моменты.

При расчете сравнительной световой интенсивности можете сделать замер интенсивности освещения аналоговым или цифровым устройством. Современные измерители отображают параметры в люксах, а устаревшие аналоговые — те, которые со стрелочкой, — в фут-канделах. 1 фут-кандела равняется 10.76 люкс.

Заключение.

Таким образом, мы разобрались, что значит освещенность, сила света, его интенсивность. Вы узнали какими бывают единицы измерения светового потока, измерительные приборы, ознакомились с нормами и рекомендациями СанПин и многим другим. Теперь вы имеете базовый багаж знаний об освещении и не растеряетесь, если услышите в разговоре слово «кандела» или «люксметр». Если интересно, можете приобрести измерительный аппарат и сделать несколько замеров освещенности своего рабочего места. После этого вы поймете, соответствует ли ваше освещение нормам или нет.

Измерение цветовой температуры

Нормы освещенности

lightru.pro

Интенсивность освещения. Комфортная для глаз интенсивность освещения

Свет играет огромную роль не только в интерьере, но и в нашей жизни в целом. Ведь от правильной освещенности помещения зависит эффективность работы, а так же наше психологическое состояние. Свет дает человеку возможность не только видеть, но и оценивать цвета и формы окружающих предметов.

Конечно, для человеческих глаз наиболее комфортен естественный свет. При таком освещении все видно очень хорошо и без искажений цветов. Но не всегда естественное освещение присутствует, в темное время суток, например, приходиться обходиться искусственными источниками света.

Чтобы глаза не напрягались, и не портилось зрение, необходимо создать оптимальные условия света и тени, создавая максимально комфортное освещение.

Для глаз самое приятное освещение — естесcтвенное

Освещение, так же как и многие другие факторы, оценивается по количественным и качественным параметрам. Количественные характеристики определяются интенсивностью света, а качественные – его спектральным составом и распределением в пространстве.

Как и в чем измеряется интенсивность света?

У света есть множество характеристик и на каждую существует своя единица измерения:

• Сила света характеризует величину световой энергии, которая переносится за определенное время в какое-либо направление. Она измеряется в канделах (кд), 1 кд приблизительно равна силе света, который излучает одна горящая свеча;
• Яркость так же измеряется в канделах, помимо этого существуют такие единицы измерения, как стильб, апостильб и ламберт;
• Освещенность – это отношение светового потока, который падает на определенный участок, к его поверхности. Измеряется она в люксах.

Именно освещенность является важным показателем для правильной работы зрения. Для того, чтобы определить эту величину используется специальный прибор для измерения. Называется он люксометр.

Люксометр – это прибор для измерения освещенности.

Состоит данный прибор из приемника света и измерительной части, она бывает стрелочного типа или электронного. Приемник света – это фотоэлемент, который преобразует световую волну в электрический сигнал и направляет в измерительную часть. Это устройство является фотометром и обладает заданной спектральной чувствительностью. С его помощью можно измерить не только видимый свет, но и инфракрасное излучение и т. д.

Данный прибор используется как в производственных помещениях, так и в учебных заведениях, а так же дома. Для каждого вида деятельности и занятий существуют свои нормы того, какой должна быть интенсивность света.

Комфортная интенсивность освещения

Зрительный комфорт зависит от многих факторов. Безусловно, самым приятным для человеческого глаза является солнечный свет. Но современный ритм жизни диктует свои правила, и очень часто приходится работать или просто находиться при искусственном освещении.

Производители осветительных приборов и ламп стараются создавать такие источники света, которые отвечали бы особенностям зрительного восприятия людей и создавали бы максимально комфортный по интенсивности свет.

Свет от лампы накаливания наиболее точно передает естественные оттенки

В обычных лампах накаливания в качестве источника освещения используется раскаленная пружина, а потому, этот свет наиболее похож на естественный.

Лампы разделяют на следующие категории по типу света, который они дают:

• теплый свет, имеющий красноватые оттенки, он хорошо подходит для домашней обстановки;
• нейтральный свет, белый, используется для освещения рабочих мест;
• холодный свет, голубоватый, предназначен для мест, где выполняются работы высокой точности или для мест с жарким климатом.

Важно не только то, к какому типу относятся лампы, но и конструкция самого светильника или люстры: сколько лампочек вкручивается туда, куда направлен свет, закрыты или открыты плафоны – все эти особенности нужно учитывать при выборе осветительного прибора.

Нормы освещенности зафиксированы в нескольких документах, самые главные это: СНиП (строительные нормы и правила) и СанПиН (санитарные правила и нормы). Существуют также МГСН (Московские городские строительные нормы), а так же свой свод правил для каждого региона.

Именно на основе всех этих документов и принимается решение о том, какой должна быть интенсивность освещения.

Безусловно, задумываясь о том, какую люстру повесить в гостиную, спальню или кухню, никто не замеряет интенсивность освещения с помощью люксометра. Однако, знать в общих чертах какой свет будет комфортней для глаз, очень полезно.

В Таблице 1 приведены нормы освещенности для жилых помещений:

Таблица 1

В Таблице 2 привдены нормы освещенности для офисов

В домашних условиях, без специального оборудования трудно измерить освещение в помещениях, а потому для того чтобы понять, какую лампу выбрать, стоит обратить внимание на цвет (холодный, нейтральный или теплый) и количество Ватт. В помещениях для отдыха лучше использовать не слишком яркие, а в рабочих кабинетах – с более интенсивным светом.

Поскольку для глаз наиболее приятно естественное освещение, то предпочтение в домашней обстановке стоит отдавать лампам, дающим теплый свет. Когда мы приходим домой, глазам обязательно нужен отдых после напряженного рабочего дня. Правильно подобранные по яркости лампы для люстр и светильников помогут создать подходящее по интенсивности освещение.

elissvet.ru

Измерение яркости светящейся поверхности и интенсивности светоотдачи

Корректное определение исходных требований помогает правильно выбрать компоненты и настроить работу системы освещения в разных помещениях и на открытом воздухе. До изучения торговых предложений следует ознакомиться с основными принципами и теоретическими знаниями по заданной теме. Ниже рассказано о том, в чем измеряется свет, и какие параметры следует учитывать для решения отдельных инженерных задач.

Для выбора подходящего светильника надо учитывать не только яркость, но и спектр излучения (температуру)

Что такое световой поток и светоотдача

Для правильного понимания данной темы необходимо уточнить специфическую терминологию. Свет – это электромагнитные волны в диапазоне от 360 до 840 нм. Данные границы нельзя назвать точными, так как речь идет об индивидуальной (уникальной) чувствительности органов зрения. Тем не менее, чтобы выполнять расчеты, пользуются усредненным поправочным коэффициентом (k). С его помощью учитывают эффективность излучения при дневном естественном освещении.

Как посчитать свет, показывает формула:

Ф = k * V * Фм,

где:

• Ф – световой поток;
• V – фиксированный коэффициент 683 люмен на Ватт (лм Вт), который используют для перевода результата вычислений в стандарт международной системы измерений «СИ»;
• Фм – поток монохроматического излучения с определенной длиной волны.

При рассмотрении спектра суммируют вклад отдельных линий. С помощью интеграла по заданному диапазону вычисляют значение непрерывного потока.

Формулы для расчета светового потока

Скорость света в идеальной среде (вакууме) составляет почти 300 000 000 м/с. Некоторые вещества (алмазы) способны снизить ее почти вдвое. Однако и в этом случае при подаче питания источник светового потока немедленно выполняет свои основные функции.

Чтобы правильно отвечать на практические вопросы, надо знать, сколько энергии расходуется в рабочем цикле. Оценку делают по светоотдаче. Этот параметр показывает, какой световой поток генерирует устройство при потреблении определенного количества электроэнергии за единицу времени.

Источники освещения: естественные и искусственные

Взяв паспортные данные на классическую лампу накаливания и светодиод, можно выяснить световую отдачу каждого изделия. Для этого указанный в люменах поток делят на потребляемую мощность (Вт).

Сравнение разных источников света

Эти данные наглядно демонстрируют преимущества новых технологических решений.

Следует подчеркнуть! Современные светодиодные лампы в несколько раз экономичнее, по сравнению с газоразрядными аналогами. В отличие от последних, они не содержат вредные вещества. Потенциальных потребителей привлекают их долговечность и устойчивость к механическим воздействиям.

Солнечный и лунный свет – естественные источники. Физиологические особенности человека сформировались с учетом соответствующего спектрального распределения.

Каким бывает свет

Яркость – это сила светового потока в определенном направлении. Приведенные выше сведения подтверждают необходимость учета других факторов для тщательного анализа практических параметров излучения.

Цветовая температура

В зависимости от восприятия, применяют следующую шкалу распределения диапазонов спектра в Кельвинах (К):

• теплый цвет – 2650-3600;
• естественный (нейтральный) – 3700-4900;
• холодный – более 5000.

По каким параметрам измеряется интенсивность света

Что такое яркость, понятно из приведенных выше формулировок. Однако по мере удаления источника от наблюдателя уменьшается светимость. Маленькое изначально пятно на поверхности, куда был направлен луч, увеличивается с одновременным снижением интенсивности.

Для учета отмеченных изменений введено понятие освещенности (E). В простейшем примере для точечного источника действительна формула:

E=(I/r2) * cos u,

где:

• I – сила света;
• r – расстояние между источником и поверхностью;
• u – угол наклона лучей.

В чем измеряется яркость света

Действующая единица измерения света (яркости) – кандела на м кв. Прежняя единица яркости – «нит». Этот параметр определяет отношение силы светового потока к проекции луча на площадку, расположенной под углом 90 градусов к настоящей оси наблюдения.

Единица яркости светящейся поверхности определяется отношением уровня освещенности к телесному углу (элементарному). Подразумевается, что именно в этих пределах заключен поток, создающий свечение на поверхности. Она установлена перпендикулярно по отношению к источнику.

Как измерить яркость освещения

Измерить яркость можно с помощью специализированного прибора. В качественном яркометре устанавливают:

• объектив с высокой светосилой;
• чувствительную матрицу;
• микропроцессорный блок обработки/ вывода информации.

Если хорошо настроить такой прибор, он сможет измерять силу света на большом расстоянии от источника (отражающей поверхности).

Люксометр

Приборы этой категории создают со встроенным или выносным датчиком. Простейшие стрелочные приборы стоят недорого. Однако пользоваться ими неудобно в труднодоступных местах и при высоком уровне вибраций. Повышенную точность обеспечивают цифровые модели. Фоточувствительный датчик устанавливают на поверхности. После обработки результат измерений отображается на дисплее и записывается в памяти.

Измерение люксометром

В чем измеряется сила света

Так как в продаже можно увидеть продукцию разных производителей, не исключены ошибки в процессе изучения сопроводительной документации. Чтобы исключить проблемы, рекомендуется ознакомиться с применяемой терминологией.

Что такое «кандела»

Единичный параметр (1 кандела) соответствует освещенности поверхности световым потоком малой мощности (1/689 Вт/ст). Частота электромагнитного излучения фиксирована – 540 * 1012 Гц.

Люмены и люксы

В люксах (лк) измеряют яркость на площадке. Один лк создает световой поток силой 1 люмен (лм), который падает перпендикулярно на поверхность. Для измерения берут базовую площадь 1 м кв.

Люмен и ватт

Выше рассмотрены комплексный показатель, светоотдача. Однако можно проводить сравнение по люменам, которые создают определенный источник, и количеству потребляемой энергии в Ваттах.

Кратные единицы люмена

Для удобства измерений и записи полученных данных при высокой силе света применяют кратные приставки:

• кило – 103;
• мега – 106;
• гига – 109.

Дольные единицы люмена

Аналогичным образом поступают при работе с малыми величинами:

• милли – 10-3;
• микро – 10-6;
• нано – 10-9.

В чем измеряется интенсивность света

Следует правильно понимать, в каких единицах измеряется сила света, чтобы правильно выбирать технику и выполнять измерительные работы. Силу излучения (ламп, мониторов компьютеров и других источников) измеряют в канделах или люменах. Освещенность поверхностей – в люксах.

Нормы освещенности для квартир и жилых помещений

Соблюдение действующих санитарных и строительных нормативов предотвращает излишние нагрузки на зрение. Ниже приведены контрольные параметры для разных типов помещений (минимальное значение в люксах):

• входная группа (квартира) – 50;
• столовая – 150;
• кухня – 150;
• детская комната – 200;
• коридор, душевая, уборная – 50.

После измерения делают коррекции с учетом полученных результатов.

Следует помнить! Уровень освещенности зависит от яркости источника, расстояния до поверхности и направления луча.

Видео

amperof.ru

Комнатные растения, фото и названия

Вряд ли мы когда-нибудь сможем узнать, когда точно впервые человек принес в дом цветок и посадил его в плошку. Было это очень-очень давно, и сегодня просто невозможно себе представить наши интерьеры без комнатных растений.

 

 

В современное понятие «комнатные, или домашние, растения» включены все сорта и гибриды, которые человек смог отобрать или вывести за много столетий из-за их эстетической ценности и способности приспосабливаться к жизни в комнатных, т.е. необычайно трудных для себя условиях. Природа не создала растений, изначально приспособленных к жизни в ограниченных условиях горшка и закрытом помещении. Как ни странно, но большинство растений, относящихся ныне к комнатным, в природе произрастают в условиях, абсолютно противоположных тем, которые им предлагает человек в своей квартире или офисе. Большая часть комнатных растений родом из тропических областей планеты, где они растут во влажных лесах, в очень теплом и влажном климате, или же наоборот, родом из полупустынных и пустынных районов.

 

 

К комнатным растениям относят сорта и гибриды растений из очень разных групп и семейств (папоротники, суккуленты, орхидеи, луковичные, цитрусовые, вьющиеся и многие другие), общим у них всех является то, что они способны произрастать более или менее продолжительное время в условиях горшка, находящегося в закрытом пространстве.

 

 

Любителей комнатного цветоводства миллионы во всем мире. Кто-то имеет всего лишь несколько горшков на своих подоконниках, кто-то тратит огромные средства на создание и уход за зимним садом. Причины, по которым в наших жилищах появляются вазоны с комнатными растениями, различны. Для одних комнатные растения это — незаменимый естественный очиститель воздуха, для других – элемент домашней релаксации, для третьих – модное и эффектное дополнение к дизайну интерьера. А кто-то разводит комнатные растения просто потому, что любит растения и воспринимает их как живые существа, любя и лелея их как своих детей.

 

 

Все обилие комнатных растений можно разделить на несколько очень представительных групп: бромелиевые — травянистые растения, имеющие звездообразные розетки жестких листьев, в период цветения участки листьев окрашиваются в яркие цвета, что делает их весьма декоративными в течение 2-3 месяцев; декоративно-лиственные растения, привлекательные своими красивыми листьями зеленого цвета или других необычных расцветок; кактусы – весьма обширное семейство жителей тропиков и пустынь, одни из  самых неприхотливых в уходе;  комнатные плодовые растения — в этой группе наиболее популярны цитрусовые культуры и кофейное дерево; красивоцветущие растения – группа объединяет растения разных жизненных форм и условий содержания, обладающие высокими декоративными свойствами во время своего цветения; орхидеи – одни из самых красивых и самых экзотических растений для комнатного содержания; пальмы — благодаря своей выносливости и высокой декоративности неизменный элемент растительного декора самых разных помещений;  папоротники — эти древнейшие обитатели Земли обладают изящными декоративными листьями, к комнатным условиям существования приспособились более 2 000 видов;  суккуленты – группа многолетних растений необычного облика из различных семейств, уход за этими растениями специфичен, но несложен.

 

 

Фото: Рита Бриллиантова

www.greeninfo.ru

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

ЛЕКЦИЯ № 8

Световые волны.

Законы геометрической (лучевой) оптики

Световые волны. Интенсивность света. Световой поток. Законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение

Оптика – это раздел физики, изучающий природу светового излучения, его распространение и взаимодействие с веществом. Раздел оптики, в котором изучается волновая природа света, называется волновой оптикой. Волновая природа света лежит в основе таких явлений, как интерференция, дифракция, поляризация. Раздел оптики, в котором не учитываются волновые свойства света и который основывается на понятии луча, называется геометрической оптикой.

§ 1. СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ

Согласно современным представлениям, свет представляет собой сложное явление: в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других – как поток особых частиц (фотонов). Такое свойство называется корпускулярноволновым дуализмом (корпускула – частица, дуализм – двойственность). В этой части курса лекций будем рассматривать волновые явления света.

Световая волна – это электромагнитная волна с длиной волны в вакууме в диапазоне:

l 0	= (0,4 ¸ 0,76 ) ×10 − 6 м = 0,4 ¸ 0,76 мкм = 400 ¸ 760 нм =
= 4 000 ¸
				7 600 A .
A –		ангстрем – единица измерения длины. 1A = 10−10 м.
Волны такого диапазона воспринимаются человеческим глазом.
Излучение с длиной волны меньше 400 нм называют ультрафиолетовым, а
с большей, чем 760 нм, –					инфракрасным.
Частота n световой волны для видимого света:
n =		с	= (0,39¸0,75) × 1015 Гц,
		l0
с = 3×108 м/с — скорость света в вакууме.
Скорость				света	совпадает	со	скоростью	распространения
электромагнитной волны.

Показатель преломления

Скорость распространения света в среде, как и любой электромагнитной волны, равна (см. (7.3)):

	v =		c		.
			εμ

Для характеристики оптических свойств среды вводится показатель преломления. Отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде называется абсолютным показателем преломления:

n =	c		.				(8.1)
	v
С учетом (7.3)
n =				≈		,
		εμ			ε		(8.2)

так как для большинства прозрачных веществ μ=1.

Формула (8.2) связывает оптические свойства вещества с его электрическими свойствами. Для любой среды, кроме вакуума, n> 1. Для вакуума n = 1, для газов при нормальных условиях n≈ 1.

Показатель преломления характеризует оптическую плотность среды. Среда с большим показателем преломления называется оптически более плотной. Обозначим абсолютные показатели преломления для двух сред:

n1 =	c			и		n 2 =	c	.
	v1
							v2
Тогда относительный показатель преломления равен:
n21 =		n2		=	v1	,			(8.3)
		n1			v2
где v1 и v2 –						скорости света в первой и второй среде, соответственно.
Так как				диэлектрическая					проницаемость среды ε зависит от частоты

электромагнитной волны, то n = n(ν) или n = n(λ) – показатель преломления будет зависеть от длины волны света (см. лекции № 16, 17).

Зависимость показателя преломления от длины волны (или частоты) называется дисперсией.

В световой волне, как и в любой электромагнитной волне, колеблются векторы E и H. Эти векторы перпендикулярны друг другу и направлению

вектора v . Как показывает опыт, физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие виды воздействий вызываются колебаниями электрического вектора. Поэтому световой вектор – это вектор напряженности электрического поля световой (электромагнитной) волны.

Для монохроматической световой волны изменение во времени и пространстве проекции светового вектора на направление, вдоль которого он

колеблется, будет описываться уравнением:
E = Emсos(ωt − kr + α).	(8.4)
Сравните (7.4) и (8.4).

Здесь k – волновое число; r – расстояние, отсчитываемое вдоль направления распространения волны; Em – амплитуда световой волны. Для плоской волны E m = const , для сферической убывает как 1/r.

§ 2. ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕТА. СВЕТОВОЙ ПОТОК

Частота световых волн очень велика, поэтому приемник света или глаз фиксирует усредненный по времени поток. Интенсивностью света называется модуль среднего по времени значения плотности энергии в данной точке пространства. Для световой волны, как и для любой электромагнитной волны, интенсивность (см (7.8)) равна:

I = <EH> .

Для световой волны μ≈ 1, поэтому из (7.5) следует:

μ0H = ε0 ε E ,

откуда с учетом (8.2):

	H =				ε0			E ~ nE .	(8.5)
		ε
					μ	0

Подставим в (7.8) формулы (8.4) и (8.5). После усреднения получим:

I =	1	nEm2		ε0		.
2				μ0

Значит интенсивность световой волны:

Следовательно, интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световой волны и показателю преломления. Заметим, что для

вакуума и воздуха n = 1, поэтому I ~ E2m (сравните с (7.9)).

Для характеристики интенсивности света с учетом его способности вызывать зрительное ощущение вводится величина Ф, называемая световым потоком. Действие света на глаз сильно зависит от длины волны. Наиболее

чувствителен глаз к излучению с длиной волны λз = 555 нм (зеленый цвет).

Для других волн чувствительность глаза ниже, а вне интервала (400– 760 нм) чувствительность глаза равна нулю.

Световым потоком называется поток световой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению. Единицей светового потока является люмен (лм). Соответственно, интенсивность измеряется либо в энергетических единицах (Вт/м2), либо в световых единицах (лм/м2).

Интенсивность света характеризует численное значение средней энергии, переносимой световой волной в единицу времени через единицу площади площадки, поставленной перпендикулярно направлению распространения волны. Линии, вдоль которых распространяется световая энергия, называют лучами. Раздел оптики, в котором изучаются законы распространения светового

излучения на основе представлений о световых лучах, называется геометрической, или лучевой оптикой.

§ 3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

Геометрическая оптика – это приближенное рассмотрение распространения света в предположении, что свет распространяется вдоль некоторых линий – лучей (лучевая оптика). В этом приближении пренебрегают конечностью длин волн света, полагая, что λ→ 0.

Геометрическая оптика позволяет во многих случаях достаточно хорошо рассчитать оптическую систему. Но в ряде случаев реальный расчет оптических систем требует учета волновой природы света.

Первые три закона геометрической оптики известны с древних времен. 1. Закон прямолинейного распространения света.

Закон прямолинейного распространения света утверждает, что в

однороднойсреде свет распространяется прямолинейно.

Если среда неоднородна, т. е. ее показатель преломления изменяется от точки к точке, или n = n( r ) , то свет не будет распространяться по прямой. При

наличии резких неоднородностей, таких, как отверстия в непрозрачных экранах, границы этих экранов, наблюдается отклонение света от прямолинейного распространения.

2. Закон независимости световых лучей утверждает, что лучи при пересечениине возмущают друг друга. При больших интенсивностях этот закон не соблюдается, происходит рассеяние света на свете.

3 и 4. Законы отражения и преломления утверждают, что на границе раздела двух сред происходит отражение и преломление светового луча. Отраженный и преломленный лучи лежат в одной плоскости с падающим

лучом и перпендикуляром, восстановленным к границе раздела в точке падения

(рис. 8.1).

Угол падения равен углу отражения:

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно отношению показателя преломления второй среды к показателю преломления первой:

	sini	=	n2	= n21	.	(8.8)
	sinr n1

Закон преломления был открыт в XVIIв. В. Снеллиусом и Р. Декартом.

Законы отражения и преломления могут нарушаться в анизотропных средах, т. е. средах, преломления зависит от направления в пространстве.

Рис. 8.1

для которых показатель

studfile.net

No related posts.