Лекции По Основам Светотехники (Шашлов А. Б.). Лекции По Основам Светотехники (Шашлов А. Б. Вопросы к экзамену. Вопрос 1

• Название: Вопросы к экзамену. Вопрос 1
• Анкор: Лекции По Основам Светотехники (Шашлов А. Б.).doc
• Дата: 18.05.2017
• Размер: 3.97 Mb.
• Имя файла: Лекции По Основам Светотехники (Шашлов А. Б.).doc
• Тип: Вопросы к экзамену; #7863
• Категория: Физика
• страница: 2 из 6

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.

1. 
   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.
   

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 λ_mах—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 — спектральная интенсивность энергетической светимо­сти; с₁ и с₂ — постоянные (с₁ = 3,74*10-¹⁶ Вт*м²; с₂ = 1,44-10^-2 мК); Т— абсолютная температура (К); е —натуральный логарифм.
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.

• 
  Обозначение: Φ_ν
  
• 
  Единица измерения СИ: люмен
  

: Мощность (или поток) излучения принимают энергию, переносимую в единицу времени. Измеряется в ваттах (Вт).



Си́ла све́та —. кандела (кд) В световых единицах



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 .

где Ф(t) функция изменения потока излучения во времени.

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.

При попадании излучения на тело происходит их взаимодействие. Часть излучения отражается, часть проходит через него, часть поглощается телом. Отраженные и прошедшие излучения отличаются от упавшего на тело по мощности, спектральному составу и направлению потока излучения.

Φ₀ Φ_ρ



Φ_α Φ_τ

Φ₀ – излучение, Φ _ρ – отраженное стеклом, Φ_τ – прошедшее, Φ_α – поглощенное.

Способность тела к подобному преобразованию характеризуется коэффициентами:

отражения – ρ=Φ_ρ/Φ₀; поглощения - α=Φ_α/Φ₀ ; пропускания - τ=Φ_τ/Φ₀ .

Если коэффициенты определяются по преобразованию световых потоков (F,лм), то их называют световыми:

ρ_св=F_ρ/F₀ ; α_св=F_α/F₀ ; τ_св=F_τ/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:

Φ₀ τ Φ_τ

λ
Спектральную кривую вышедшего из светофильтра излучения можно рассчитать по спектральным кривым, используя формулу Φ_τ(λ)= Φ₀(λ)* τ(λ)
37. Понятие оптической среды.

При попадании излучения на тело происходит их взаимодействие. Часть излучения отражается, часть проходит через него, часть поглощается телом. Отраженные и прошедшие излучения отличаются от упавшего на тело по мощности, спектральному составу и направлению потока излучения.

Φ₀ Φ_ρ



Φ_α Φ_τ

Φ₀ – излучение, Φ _ρ – отраженное стеклом, Φ_τ – прошедшее, Φ_α – поглощенное.

Способность тела к подобному преобразованию характеризуется коэффициентами:

отражения – ρ=Φ_ρ/Φ₀; поглощения - α=Φ_α/Φ₀ ; пропускания - τ=Φ_τ/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:

ρ_св=F_ρ/F₀ ; α_св=F_α/F₀ ; τ_св=F_τ/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:

D_τ = lg1/τ = - lg τ; D_ρ = lg1/ρ = - lg ρ.

Оптическая плотность может быть определена по световым коэффициентам. В этом случае ее называют визуальной.

Визуальная плотность в проходящем свете: D_{виз τ} = lg1/τ_св = lg F₀/F_τ

в отраженном свете: D_{виз ρ}= lg1/ρ_св = lg F₀/F_ρ
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

или


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

- спектральная чувствительность материала, на который с помощью излучения копируют изображение, чья спектральная характеристика описывается кривой .