Лекции По Основам Светотехники (Шашлов А. Б.). Лекции По Основам Светотехники (Шашлов А. Б. Вопросы к экзамену. Вопрос 1
![]()
|
Тепловые источники света: для светотехники наибольший интерес представляют твердые тела. Излучение таких источников состоит из бесконечно большого числа монохроматических излучений, мощность которых непрерывно меняется с изменением длины волны 1. Лампа накаливания имееет обычно излучающий элемент в виде нити или спирали из вольфрама 1000 часов жизнь. 2. Галогенная – кристаллический йод. Вольфрам испаряется. Спектр такой же как и у лампы накаливания. Кварцевае стекло = 3500гр.С – не деформируется, прочное, не пропускает УФ. 2000 часов жизнь. ![]() Газоразрядная лампа. В источниках этого типа используются излучения газов, возникающие под действием проходящего через них тока. Большое число газов и паров металлов, в которых можно получить достаточно мощный разряд, обусловило возможность создания большого числа разновидностей (по спектру излучения) газоразрядных ламп. Цвет излучения и характер спектра зависят от состава газа или пара, наполняющего источник света, и условий разряда (тока давления газа и т.д.). Подбирая соответствующие газ (пар) и условия разряда, получают излучение в любой части спектра. Образуют УФ-излучение, вредно для глаз. 1. Ртутные лампы: 2 контакта, высокое давление. 2. Плазма: все оболочки общие, в плазме излучение хаотично, для разных длин волн. Поток рассчитать нельзя, проводят прямые измерения. ![]() Люминофор – светящееся вещество в люминесцентной лампе. Чем меньше фотон света имеет длину волны, тем его энергия выше. Источники излучения на основе явления люминесценции Под люминесценцией понимают способность ряда веществ излучать энергию, накопленную в пределах атома при переходе электронов с более высоких энергетических уровней на более низкие.
2. Сущность фотолюминесценции состоит в фотовозбуждении люминофора - вещества с дефектами кристаллической решетки, Оно способно светить как в процессе возбуждения, так и после - фотонами поглощенного УФ-излучения оптической части спектра. 3. Электролюминесцентная – мощный разгон электрона, ударяясь в экран с люминисцентом – светится. Есть электронная пушка и кольцевые магниты, направляющие движения. Из-за люминофора возможно свечение после выключения. 4. Электронная – основывается на внешнем фотоэффекте. Полупроводник, чем ниже темп. , тем выше проводимость (электронно дырочная. Фотодиоды образуются. Полупроводниковые светодиоды – LED – проводимость. У них узкая полоса проводимости. Энергосберегающая лампа – на слой люминофора нанесена пленка, недопускающая оседание паров ртути. ![]() Газово-лазерные. Газоразрядная лампа – смесь гелия и неона (монохроматический свет) в узкой полосе света. Лазер – излучение при опред.длины волны. Освещенность лазера не зависит от расстояния. 30. Формулы Планка и Вина. Вин: С повышением температуры цвет источника излучкения меняется от красного к фиолетовому. Формула: λmax*T = b (мК) где λmах—длина волны, на которую приходится максимум излучения; Т— абсолютная температура, К; b — постоянная, b=0,0029 мК. Формула Планка — выражение для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела для равновесной плотности излучения: ![]() где ![]() 31. Их применимость. Формула Планка применяется для расчета спектрального состава излучения абсолютно черного тела при заданной абсолютной температуре его нагрева. 32. Методы определения спектральных характеристик не тепловых источников света. Вопрос №7. 33. Фотометрические свойства источников излучения. 34. Основные формулы для расчета световых величин. 35. Классификация по геометрическим величинам: точечный и протяженный источники света, фотометрическое тело. 33. Фотометрические свойства источников излучения. Фотометрия, раздел, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения, испускаемого источниками, распространяющегося в различных средах и взаимодействующего с телами. 34. Основные формулы для расчета световых величин. Световой поток — соответствующая энергетическому потоку излучения световая величина, то есть мощность излучения, воспринимаемая нормальным человеческим глазом.
: Мощность (или поток) излучения принимают энергию, переносимую в единицу времени. Измеряется в ваттах (Вт). ![]() Си́ла све́та —. кандела (кд) ![]() ![]() где - телесный угол, выраженный в стерадианах (ср). Телесный угол. Телесным углом называется часть пространства, ограниченная кони.ческой поверхностью и замкнутым криволинейным контуром, не проходящим через вершину угла ![]() где - мера телесного угла, выраженная в стерадианах. Телесный угол, равный одному стерадиану, выделяет на поверхности сферы участок площадью, равной площади квадрата, построенного на радиусе сферы. Под энергетической силой света в данном направлении понимают поток излучения, приходящийся на единицу телесного угла. В энергетических единицах ![]() Освещённость — физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу поверхности: ![]() Освещенность выражается в люксах (лк). Под энергетической освещенностью понимают поток излучения на единицу площади освещаемой поверхности Q: ![]() Энергетическая освещенность выражается в . Светимость (R). Под светимостью соответственно для энергетических и световых величин понимают полный поток излучения, испускаемый с единицы площади светящейся или отражающей поверхности. ![]() ![]() Светимость Под светимостью соответственно для энергетических и световых величин понимают полный поток излучения (световой поток), испускаемый с единицы площади светящейся или отражающей поверхности R = Ф/Q (Вт/м2) ![]() Яркость (В). Под энергетической яркостью () источника излучения в данном направлении понимают энергетическую силу света источника в этом направлении, отнесенную, к единице площади проекции его поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению: ![]() Единицей измерения является ![]() в световых единицах яркость В, выраженная через световой поток F, будет определяться по формуле ![]() Единицей измерения яркости в световых единицах является . Энергия излучения измеряется в джоулях или ![]() ![]() Энергетическая экспозиция - поверхностную плотность энергии излучения на освещаемой поверхности. Единицей измерения является ![]() В случае фиксированных значений и с учетом того, что ![]() ![]() 35. Классификация по геометрическим величинам: точечный и протяженный источники света, фотометрическое тело. Точечный источник света - источник, излучающий свет по всем направлениям равномерно и размерами которого по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие, можно пренебречь. ![]() где Е,1—величины освещенности и силы света, рассмотренные выше; r — расстояние до источника света в метрах; а — угол, на который фотоприемник переместился от нормали. В практике, за точечный источник света принимается такой, максимальный размер которого не менее чем в 10 раз меньше расстояния до приемника излучения (рис. 2.1). Необходимо помнить, что сила света не зависит от расстояния. ![]() В случае если источник света точечный, а измерения освещенности проводятся в плоскости, перпендикулярной нормали, на одном и том же расстоянии для разных углов поворота источника света, формула, связывающая освещенность с силой света, примет вид: Е = kI. где к—коэффициент пропорциональности, численно равный обратной величине квадрата расстояния до источника света. Ход лучей от точечного источника. Тень - область пространства, в которую не попадает свет от источника. ![]() Ход лучей от протяжённого источника. Полутень - область, в которую попадает свет от части источника. ![]() Если из точки, в которой расположен точечный источник света, в различных направлениях в пространстве откладывать векторы силы света этого источника и через концы векторов проводить поверхность, то мы получим фотометрическое тело силы света исследуемого источника. Это тело полностью характеризует распределение светового потока данного источника света в окружающем его пространстве. Вопрос №8. 36.Преобразование излучений оптическими средами. 37. Понятие оптической среды. 38. Характеристики преобразования излучения: световые коэффициенты, кратности, оптические плотности, связь между ними.39. Светофильтры. 40 Классификация. 41-42.Эффективная плотность. 36. Преобразование излучений оптическими средами. П ![]() ![]() Φ0 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Φα Φτ Φ0 – излучение, Φ ρ – отраженное стеклом, Φτ – прошедшее, Φα – поглощенное. Способность тела к подобному преобразованию характеризуется коэффициентами: отражения – ρ=Φρ/Φ0; поглощения - α=Φα/Φ0 ; пропускания - τ=Φτ/Φ0 . Если коэффициенты определяются по преобразованию световых потоков (F,лм), то их называют световыми: ρсв=Fρ/F0 ; αсв=Fα/F0 ; τсв=Fτ/F0 Воздействие окрашенной оптической среды на излучение зависит от спектрального состава излучения Φ0(λ) и спектральной кривой оптической среды. При прохождении спектральной кривой Φ0(λ) через светофильтр со спектральной кривой пропускания τ(λ) вышедшее из светофильтра излучение имеет другой спектральный состав и другую мощность: Φ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Спектральную кривую вышедшего из светофильтра излучения можно рассчитать по спектральным кривым, используя формулу Φτ(λ)= Φ0(λ)* τ(λ) 37. Понятие оптической среды. П ![]() ![]() Φ0 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Φα Φτ Φ0 – излучение, Φ ρ – отраженное стеклом, Φτ – прошедшее, Φα – поглощенное. Способность тела к подобному преобразованию характеризуется коэффициентами: отражения – ρ=Φρ/Φ0; поглощения - α=Φα/Φ0 ; пропускания - τ=Φτ/Φ0 . 38. Характеристики преобразования излучения: световые коэффициенты, кратности, оптические плотности, связь между ними. Если коэффициенты определяются по преобразованию световых потоков (F,лм), то их называют световыми: ρсв=Fρ/F0 ; αсв=Fα/F0 ; τсв=Fτ/F0 Кратностью называют такое число, показывающее во сколько раз нужно увеличить время экспонирования данного светочувствительного материала при использовании светофильтра. Часто вместо коэффициентов пропускания и отражения используют оптическую плотность D. Она связана с оптическими коэффициентами формулами: Dτ = lg1/τ = - lg τ; Dρ = lg1/ρ = - lg ρ. Оптическая плотность может быть определена по световым коэффициентам. В этом случае ее называют визуальной. Визуальная плотность в проходящем свете: Dвиз τ = lg1/τсв = lg F0/Fτ в отраженном свете: Dвиз ρ= lg1/ρсв = lg F0/Fρ 39. Светофильтры – оптические детали, изготовленные из среды, обладающей избирательным пропусканием света и предназначенные для изменения спектрального состава или уменьшения интенсивности проходящего через них светового потока. 40 Классификация: по форме кривой спектрального пропускания: -монохроматические (пропускают только узкий диапазон волн) -селективные (задерживают часть спектра, а остальную пропускают) -нейтрально-серые (поглощают свет равномерно для всех длин волн) по целевому назначению: -компенсационные -аддитивные -субтрактивные -корректирующие -защитные 43. Эффективная плотность. Кратность (светофильтров) рассчитывают по формуле ![]() ![]() Где- актиничность без светофильтра и - актиничность, при прохождении света через цветную оптическую среду. Рассчитаем эффективную оптическую плотность: визуальную D виз и D коп. Визуальная плотность в проходящем свете равна логарифму величины, обратной световому коэффициенту пропускания: ![]() Копировальная плотность среды ![]() Визуальная плотность по нормированным спектральным кривым излучения и спектральной кривой пропускания рассчитывается: ![]() Эффективную оптическую плотность или копировальную рассчитывают, если оригинал цветной ![]() |