Параметри і розрахункова формула

Параметрами точкового джерела світла будуть його положення в просторі і три коефіцієнти для розрахунку загасання. Сумарний внесок в освітлення від точкового джерела світла розраховується по формулі:

 

                                             Світловий потік

Світловий потік — це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості оцінюваної за зоровим відчуттям світлової енергії, що падає на поверхню за одиницю часу.
Світловий потік позначається символом Ф та обчислюється за формулою:

W

Ф = -------

t

де W — оцінювана за зоровим відчуттям світлова енергія, що падає на певну поверхню; t — час падіння світлової енергії на ту поверхню.
За одиницю світлового потоку взято люмен (лм) (від латин. Lumen — світло). Виявилося, наприклад, що світловий потік від зоряного неба, який падає на сітківку ока,— близько 0,000000001 лм, світловий потік від полуденного сонця — 8 лм. Саме тому ми не можемо дивитися на яскраве сонце неозброєним оком.
У повсякденному житті як джерела світла дуже часто застосовують електричні лампи розжарювання, що відрізняються одна від одної потужністю (позначається Р і вимірюється у ватах, Вт). Для характеристики повного світлового потоку деяких ламп розжарювання наводимо відповідну таблицю:

Світловий потік створюється джерелом світла. Фізична величина, що характеризує світіння джерела світла в певному напрямку, називається силою світла.
Якщо джерело випромінює видиме світло рівномірно в усі боки, то сила світла обчислюється за формулою:

Ф

I = --------

     4п

де Ф — повний світловий потік, що його випускає джерело; п — стала величина, яка приблизно дорівнює 3,14.
За одиницю сили світла в Міжнародній системі одиниць (СІ) взято канделу (кд) (від латин, candela — свічка). Кандела — одна з основних одиниць СІ.

 

 

                       Сила світла, освітленність.

Сила світла
Світло, яке випромінює Сонце, не можна порівняти з енергією випромінювання електричної лампи. Енергія, випромінювана різними джерелами, неоднакова, тому потрібно ввести величину, якою ми зможемо кількісно її виміряти.
Точкове джерело випромінює світло в різних напрямках. Якщо вся енергія світла, випромінювана джерелом за секунду в різних напрямках - Ф (фі), то величина, що є мірою енергії світла, яке поширюється в певному напрямі, буде:

Сила світла – фізична величина, яку визначаємо відношенням енергії точкового джерела світла випромінюваної за 1 с, до числа
Силу світла вимірюємо в канделах (кд). Кандела приблизно відповідає силі світла свічки.

Освітленість
Коли ми читаємо книгу, обробляємо деталь на токарному верстаті, нас цікавить не вся енергія світла, що поширюється в певному напрямі, а тільки та його частина, що падає на сторінку книги чи робоче місце.

Освітленість – фізична величина, яка дорівнює світловій енергії, що падає за секунду на 1 м2 поверхні.

де Ф - енергія світла, S – площа поверхні, на яку падає світло.
Освітленість вимірюємо в люксах. Нормальна освітленість вашого робочого місця 100 люксів (лк).

Освітленість і сила світла
Сила світла визначає енергію, яка поширюється в певному напрямку, а освітленість – енергію, що падає на певну поверхню, наприклад, аркуш паперу. Коли будемо вести мову про енергію, яка є у виділеному просторі, необхідно визначити силу світла, а коли йдеться про енергію, що падає на площадку S – освітленість.
Чи є зв’язок між силою світла і освітленістю?

Сонячні батареї. Люксметр
Ви не раз чули про існування сонячних батарей. Це пристрої, які перетворюють енергію світла в електричний струм. Сонячні батареї використовують на штучних супутниках Землі, космічних станціях, в мікрокалькуляторах, вони живлять електродвигуни автомобілів, катерів.
Ми використаємо сонячну батарею для дослідження освітленості, адже чим більше світла падає на батарею, тим більший струм виникає в колі.

Люксметрами називають прилади, за допомогою яких визначають освітленість.

Зв’язок між освітленістю і силою світла
Зв’язок між силою світла і освітленістю виявлятимемо за допомогою сонячної батареї. Для цього скористаємося спеціальним приладом. Джерелом світла в приладі є лампочка, силу світла якої ми будемо змінювати.
Як бачимо, чим більша сила світла, тим більша освітленість, про що свідчить збільшення електричного струму.
Ретельні досліди показали, що залежність освітленості від сили світла є прямо пропорційною.

Залежність освітленості від відстані до джерела
Змінюючи силу світла, ми відстань між джерелом світла і поверхнею, на яку воно падає (сонячна батарея), залишали незмінною. Зменшуватимемо відстань між джерелом світла і поверхнею. Сила струму зростає.
Якщо зменшити відстань у 2 рази, сила струму, а значить і освітленість, збільшиться у 4 рази. При зменшенні відстані у 3 рази – в 9 разів.

Освітленість поверхні залежить від її відстані до джерела. Причому відстань повинна стояти в знаменнику в квадраті:

                         закони освітленості

Спостереження показують, що освітленість, створювана точковим джерелом світла, залежить від сили світла I цього джерела, відстані г від джерела до освітлюваної поверхні і кута падіння світлових променів (кута між падаючим променем і перпендикуляром до цієї поверхні). Причому це твердження вірне для будь-якого джерела.

Нехай Е0 - освітленість поверхні при перпендикулярному падінні на неї світлових променів, Е - при будь-якому іншому куті падіння. Опишемо навколо точкового джерела з силою світла I сферичну поверхню радіусом г (рис. 16.60). Освітленість внутрішньої сторони цієї поверхні скрізь однакова, і промені падають перпендикулярно поверхні сфери.

Освітленість  - повний світловий потік, S - площа поверхні сфери, Φ0 = 4πI, S = 4πr2. Тому ⇒  - перший закон.

освітленості: освітленість поверхні променями, що падають на неї перпендикулярно, прямо пропорційна силі світла точкового джерела і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела до освітлюваної поверхні.

Нехай паралельний рівномірно розподілений пучок світла падає похило на поверхню S (рис. 16.61). її освітленість  . Спроектуємо поверхню S на площину, перпендикулярну падаючим променям, отримаємо нормальну до променів проекцію S0. її освітленість З малюнка 16.61
Тоді =cosα.

(рис. 16.61).   

Звідки E = E0cosα - другий закон освітленості: освітленість поверхні паралельним світловим пучком прямо пропорційна косинусу кута падіння.
так як  ,  cosα— узагальнений закон освітленості.

 

 

                             46 Оптика.

Оптика — розділ фізики, в межах якого вивчається природа оптичного випромінювання (світла), досліджуються процеси випромінювання світла, його поширення в різноманітних середовищах і взаємодії з речовиною.

Оптика вивчає широку область спектра електромагнітних хвиль, що примикають до діапазону видимого світла:ультрафіолетову область (включно з м’яким рентгенівським випромінюванням) та інфрачервону (до міліметрових радіохвиль); експериментальне та теоретичне вивчення випромінювання світла, його поширення в середовищах різної природи, поглинання в середовищі, а також заломлення та відбивання на границі поділу, взаємодії кількох світлових потоків, утворення когерентних джерел світла, оптичного запису інформації. Дослідження використовують широко відомі або оригінальні методи.

Відмінність оптики від інших розділів фізики, що пов'язані з електромагнітним випромінюванням, полягає не лише в довжинах досліджуваних хвиль, але й у сукупності специфічних, розвинутих історично і широко використовуваних методів і понять.

Оптика поділяється на геометричну оптику, фізіологічну оптику, фізичну оптику, нелінійну оптику тощо.

 

                    Закони відби­ вання світла.

Звісно, Що в сонячний день за допомог дзеркала можна здобудуть світловій «зайчик» на стіні, на підлозі або стелі. Пояснюється це тим, що пучок світла, падаючи на дзеркало, відбивається від нього, тобто змінює напрямок. Світловий «зайчик» - це слід відбитого пучка світла на будь-якому екрані. Досвід показує, що світло завжди відбивається від границі, що розділяє два середовища різної оптичної густини. Поверхнею дзеркала розділяються два середовища різної оптичної густини. Якщо поверхня дзеркала являє собою частину площини, то дзеркало називається плоским.

 

 

На поверхні розділу двох СЕРЕДОВИЩА MN Із точки S падає промінь світла, напрямок Якого заданий Променя SO. Напрямок відбітого Променя показано Променя OB. SO - падаючій промінь, ОВ - відбітій. Із точки падіння лучачі Про проваджень перпендикуляр ОС до поверхні MN. Кут SOC, утворення падаючім Променя SO и перпендикуляром ОС, назівається кутом падіння. Кут СОВ, утворення тім же перпендикуляром ОС и відбітім Променя, назівається кутом відбіття. При зміні кута падіння лучачи буде мінятися й кут відбиття. Це явище зручно спостерігати на спеціальному приладі. Прилад являє собою диск на підставці. На диску нанесена кругова шкала із ціною ділення 10° і проведені два перпендикулярних один до одного діаметра: 0—0 й 90—90. Понад краєм диска можна пересувати освітлювач, що дає вузький пучок світла. Установимо плоске дзеркало на диску так, як показано на малюнку. Якщо пучок світла падає на дзеркало під кутом 40°, то під таким же кутом він і відбивається від дзеркала. Пересуваючи освітлювач понад краєм диска, будемо міняти кут падіння луча й щораз відзначати відповідний йому кут відбиття. Ми знайдемо, що у всіх випадках кут відбиття дорівнює куту падіння луча. При цьому обидва луча відбитий і падаючий лежать в одній площині з перпендикуляром, проведеним до дзеркала в точці падіння лучів.

Таким чином, відбиття світла відбувається за наступними законами:

1. Луч падіння, луч відбиття й перпендикуляр до границі розділу двох середовищ, встановлені у точці падіння луча, лежать в одній площині.

2. Кут падіння дорівнює куту відбиття.

3. Якщо промінь падає на дзеркало в напрямку В (мал. перший на сторінці), то відбитий промінь піде в напрямку OS. Отже, падаючий і відбитий промені можуть мінятися місцями, тобто вони оборотні.

Ці закони булі відомі галі стародавнім грекам, и ві можете перевіріті їх САМІ, посвітівші в затемненій кімнаті лучем світла від ліхтаріка або Кишеньковий лазером на дзеркало. І самостійно підтвердіті закони відбіття світла встановлені експериментально іншімі. Ще приклад, направімо вузьких пучок світла на плоску поверхню дзеркала. Нехай дзеркало - границя розділу двох середовища, SO - падаючій промінь; ОM - перпендикуляр, проведений у точку падіння променя, OS1 - відбітій промінь. Кут Між падаючім лучем и перпендикуляра, проведеного до точки падіння, назівається кутом падіння променя (позначімо Його), а кут Між відбітім Променя и ЦІМ перпендикуляром назівається кутом відбіття (позначімо Його), а потім поміняємо місцямі падаючій про відбітій промені.

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: