Энергетические и световые фотометрические величины.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

Энергетические фотометрические величины - величины, характеризующие оптическое излучение безотносительно к его действию на приемники излучения.

Энергия излучения (лучистая энергия), дж; Поток излучений (лучистый поток), вт; Энергетическая сила света (сила излучения), вт·срˉ ¹; Энергетическая яркость, вт·срˉ ¹ ·мˉ ²; Энергетическая освещенность (облученность), вт·мˉ ²; Энергетическая светимость, вт·мˉ ²; Энергетическая экспозиция, дж·мˉ ²; Энергетическое освечивание (интеграл от энергетической силы света по времени в пределах длительности импульса излучения), дж·срˉ ¹; Спектральная плотность энергетической фотометрической величины (производная этой величины по длине волны или другой спектральной координате).

Световые величины - система редуцированных фотометрических величин, характеризующих свет в процессах его испускания, распространения и преобразования (отражение, пропускание и пр.).

Световой поток; световая энергия; сила света; световая эффективность излучения; яркость; освещённость; светимость; экспозиция; Освечивание; спектральная плотность световой величины.

Эталон силы света.

Эталон единицы силы света - канделы. Шкала силы света - аддитивная шкала отношений.

Принцип суперпозиции волн. Стоячие волны. Биения. Экспериментальные исследования стоячих электромагнитных волн.

Принцип суперпозиции волн заключается в следующем: в линейных средах волны распространяются независимо друг от друга, то есть волна не изменяет свойства среды, и другая волна распространяется так, будто первой волны нет. Это позволяет вычислять итоговую волну как сумму всех волн, распространяющихся в данной среде. При сложении двух или более синусоидальных волн результирующая волна в общем случае уже не будет синусоидальной.

Стоячая волна — колебания в распределённых колебательных системах с характерным расположением чередующихся максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) амплитуды. Практически такая волна возникает при отражениях от преград и неоднородностей в результате наложения отражённой волны на падающую. При этом крайне важное значение имеет частота, фаза и коэффициент затухания волны в месте отражения.

Примерами стоячей волны могут служить колебания струны, колебания воздуха в органной трубе; в природе — волны Шумана.

Чисто стоячая волна может существовать только при отсутствии потерь в среде и полном отражении волн от границы. Обычно, кроме стоячих волн, в среде присутствуют и бегущие волны, подводящие энергию к местам её поглощения или излучения.

Биения — явление, возникающее при наложении двух гармонических колебаний выражающееся в периодическом уменьшении и увеличении амплитуды суммарного сигнала. Биения модулируются по амплитуде. Распространение такого вида колебаний менее эффективно. Частота изменения амплитуды суммарного сигнала равна разности частот двух исходных сигналов.

Биения возникают от того, что один из двух сигналов постоянно отстаёт от другого по фазе и в те моменты, когда колебания происходят синфазно, суммарный сигнал оказывается усилен, а в те моменты, когда два сигнала оказываются в противофазе, они взаимно гасят друг друга. Эти моменты периодически сменяют друг друга по мере того как нарастает отставание.

Электромагнитная природа света. Когерентность. Явление интерференции.

Под светом в настоящее время понимают электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Длина волн воспринимаемого электромагнитного излучения лежит в интервале от 0, 38 до 0, 76 мкм.

Электромагнитные волны поперечны.

На основании своих теоретических исследований Максвелл сделал вывод: свет имеет электромагнитную природу.

Электромагнитная природа света была подтверждена в опытах Герца, показавшего, что электромагнитные волны, подобно свету на границе раздела двух сред, испытывают отражение и преломление.

Когерентность — скоррелированность (согласованность) нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.

Классический пример двух когерентных колебаний — это два синусоидальных колебания одинаковой частоты.

Когерентность волны означает, что в различных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени. Отсутствие когерентности, следовательно — ситуация, когда разность фаз между двумя точками не постоянна, а меняется со временем. Такая ситуация может иметь место, если волна была сгенерирована не единым излучателем, а совокупностью одинаковых, но независимых (то есть нескоррелированных) излучателей.

Интерференция света — нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. При интерференции света происходит перераспределение энергии в пространстве.

Явление интерференции происходит при взаимодействии двух и более волн одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях. При этом оно наблюдается и у волн, распространяющихся в средах, и у электромагнитных волн. То есть интерференция является свойством волн как таковых и не зависит ни от свойств среды, ни от ее наличия.

Интерференция когерентных точечных источников. Методы осуществления интерференции. Осуществление интерференции по методу деления волнового фронта. Схемы Юнга, Френеля, Ллойда.

Рассмотрим интерференцию от двух одинаковых точечных источников, расположенных в разных местах и испускающих гармонические бегущие волны одинаковой частоты в открытую однородную среду. Например, это два стержня, касающиеся поверхности воды. Если под действием одной и той же внешней силы стержни будут совершать вертикальные колебания, то на поверхности воды будут возникать волны поверхностного натяжения. Т.к. возмущающая сила одинакова для обоих стержней, разность их фаз постоянна. В этом примере нам необходим «детектор», воспринимающий волны, например, кусок пробки, плавающий на поверхности воды.

Для осуществления интерференции света необходимо получить когерентные световые пучки, для чего применяются различные приемы. До появления лазеров во всех приборах для наблюдения интерференции света когерентные пучки получали разделением и последующим сведением световых лучей, исходящих из одного и того же источника. Практически это можно осуществить с помощью экранов и щелей, зеркал и преломляющих тел.

Деление волнового фронта осуществляется с помощью оптического клина либо зеркала, помещенного на пути части пучка.

Правомерность деления волнового фронта на зоны Френеля подтверждена экспериментально. Если поместить зонную пластинку на расстоянии А от точечного источника и на расстоянии Б от точки наблюдения на линии, соединяющей эти две точки, то для света длиной волны К она перекроет четные зоны и оставит свободными нечетные начиная с центральной.

Схема деления волнового фронта и осуществления интерференции с помощью зеркала Ллойда:

Одна часть волнового фронта от источника S падает непосредственно на экран В, а другая - после отражения от зеркала А В области пересечения фронтов происходит интерференция.

Схема Юнга.

Схема Френеля.

Схема Ллойда.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒