ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 1
щадыо 1 м2 при силе света 1 кд. Ранее эта единица •называласьнит, а сейчас не имеет специального названия. Долгое время в ка честве единицы яркости использовался стильб, равный свече с квадратного сантиметра. 1 сб = 101 кд/м2 ; 1 кд/м 2 =1 дмсб (децимиллистильб).
В США и Англии применяются также световые единицы, осно ванные на использовании фута в качестве единицы длины и лам
берта в качестве единицы яркости [4]. Ламберт |
(lambert) —едини |
|
ца яркости, равная 1/я свечи на см2 и равная |
равномерной |
ярко |
сти совершенного рассеивателя, отражающего свет по закону |
Лам |
|
берта ') в количестве 1 лм на см2 . |
|
|
Отметим, что единица ламберт не связана |
с определением яр |
|
кости, которое имеет размерностью канделу, деленную на единицу площади.. Поэтому ламберт не согласуется со всей системой при нятых световых единиц [5]. Эта и производные от нее единицы при ведены здесь, поскольку они часто встречаются в английской н американской научно-технической литературе.
В качестве единицы освещенности используется фут-кандела (foot-candle; i.e.), равная освещенности поверхности площадью в один квадратный фут, на которой равномерно распределен свето вой поток в 1 лм. 1 f.c. = 10,764 як.
В качестве единиц яркости наряду с ламбертом применяются также милли-ламберт, фут-ламберт и кандела на квадратный фут. Фут-ламберт (foot-lambert)—единица, равная 1/я ка-нделы с квад ратного фута. Иначе, яркость в 1 фут-ламберт имеет поверхность, •излучающая согласно закону Ламберта и испускающая 1 лм с квадратного фута. Это также яркость совершенного отражающего рассеивателя, на котором создана освещенность в одну фут-кап- делу.
Иногда встречается также единица яркости апостильб, равная яркости совершенного отражающего рассеивателя, освещенность которого равна одному люксу.
Ниже приводятся соотношения между рассмотренными выше
единицами |
яркости: |
|
|
|
1 лб = |
3180 кд/м2 , |
1-^-= 10,76 кд/м2 |
, |
1 асб = 0,318 кд/м2 = |
|
|
фт2 |
|
|
|
|
= 0,1 млб; |
|
|
|
1 фт. лб = |
3,42 кд/м2 , 1 |
|
= 1550 кд/м2 . |
|
|
Д Ю Й М 2 |
|
|
1.4. ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДМЕТОВ
При падении лучистого потока на поверхность какого-либо те ла часть потока может пройти сквозь тело, часть — отразиться от его поверхности, а часть потока поглощается телом. В большин-
') См. разд. J.4.
— 18 —
стве случаев предметы отражают и 'пропускают лучистую энергию избирательно по спектру. В результате этого при отражении от поверхности предмета и при прохождении сквозь него спектральное распределение лучистого потока изменяется.
Отношения отраженной, пропущенной и поглощенной частей лучистого потока ко всему лучистому потоку, «падающему на пред
мет, называют соответственно |
коэффициентами отражения (рл ) |
пропускания (тл ) и поглощения |
( а л ) . Эти коэффициенты, харак |
теризующие оптические свойства предмета, определяются следую
щими |
равенствами: |
F |
|
F |
F |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
рл = |
-=г- . т л — - р - . «л — - = - , |
(1.18) |
|||
где F |
, Fex |
и |
Fea— |
отражаемый, пропускаемый |
и поглощаемый |
|||
лучистые потоки соответственно. Очевидно, что |
|
|||||||
|
|
|
|
|
Рл + т л + а л = 1 . |
|
(1.19) |
|
Функции спектральных коэффициентов отражения р(Х) и про |
||||||||
пускания т(&) определяются |
следующими |
выражениями: |
||||||
|
|
|
р ( |
Ч |
- ^ |
; т ( Ч - ^ |
« . |
(1.20) |
а функция |
а (Я) |
может |
быть |
найдена с |
учетом |
(1.19). Функции |
||
спектральных коэффициентов отражения, пропускания или погло щения называются также спектральными характеристиками отра жения, пропускания или поглощения соответственно.
Пользуясь понятием спектрального распределения падающего на предмет лучистого потока, можно установить связь между спек
тральными и |
интегральными |
(суммарными) коэффициентами, ха |
|||||
рактеризующими |
оптические |
свойства |
предметов, в |
следующем |
|||
виде: |
|
со |
|
|
со |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
j(p(X)p(\)<U |
|
|
jy(k)T(X)d% |
|
|
|
Р л |
= ї |
; т л |
= |
^ |
• |
(1.21) |
|
|
Go |
|
|
СО |
|
|
|
|
о |
|
|
о |
|
|
Графически эти коэффициенты определяются отношениями пло |
|||||||
щадей, ограниченных осью абсцисс |
и кривыми ф(А,)р(Я) (для ко |
||||||
эффициента |
отражения), ф(Я)т(Я) |
(для |
коэффициента |
пропуска |
|||
ния) и кривой ф(Х).
Из приведенных выражений следует, что интегральные коэф фициенты отражения, пропускания и поглощения зависят не толь ко от функций спектрального отражения, пропускания и поглоще ния, но также и от спектрального распределения ф(А), падающего на тело лучистого потока.
Наличие спектральных характеристик отражения р(Х), пропус кания т(А) и поглощения а(X) наряду с функцией спектрального
— 19 —
распределения, падающего на какую-либо среду лучистого потока, позволяет выполнять энергетические расчеты для любой системы эффективных величин. Световые свойства материалов или предме тов могут быть охарактеризованы интегральными коэффициента ми отражения, пропускания и поглощения светового потока. Эти коэффициенты определятся по (1.21) при введении в них функции У(?ъ). Так, выражения для интегральных коэффициентов отраже ния и пропускания примут вид:
. (1.22)
Кроме изменения спектрального распределения, падающего на какую-либо среду светового потока в результате взаимодействия этого потока с предметом, может произойти и изменение его рас
пределения в пространстве. В зависимости от свойств |
поверхности |
|||
предмета и его внутренней структуры |
распределения |
отраженного |
||
и прошедшего |
потоков |
могут резко различаться. |
|
|
Различают |
четыре |
основных вида |
отражения (или пропуска |
|
ния) света: направленное (или зеркальное); направленно-диффуз ное; диффузное и смешанное, которые поясняются на рис. 1.3 [I]. Зеркальное отражение (рис. 1.3а) характеризуется неизменностью
Рис. |
1.3. Фотометрические кривые, |
иллюстрирующие различные |
||
|
виды отражения |
и пропускания: |
||
а) |
направленное |
(зеркальное); |
|
б) направленно-диффузное; |
|
в) |
диффузное; |
г) |
смешанное |
структуры пучка лучей после отражения и равенством углов па дения и отражения. При направленно-диффузном отражении (рис. 1.36) ось отраженного пучка лучей направлена в соответствии с
— 20 —
законом зеркального отражения, однако телесный угол отражен
ного |
пучка лучей увеличен за счет рассеяния света неоднородно- |
СТЯМІИ |
отражающей поверхности. Яркость пучка лучей направлен |
но-диффузного отражения неодинакова в различных направлениях пространства и имеет максимальное значение по оси пучка. Раз личие яркости по разным направлениям уменьшается при увели чении шероховатости отражающей поверхности. В пределе увели чение рассеивающей способности отражающей поверхности приво дит к тому, что яркость поверхности в отраженном свете одинако ва по всем направлениям пространства и не зависит от угла па дения на нее пучка лучей. Такое отражение называется диффуз ным (рис. 1.3е). При смешанном отражении (рис. 1.3г) наблюда ются одновременно свойства диффузного и направленного отра жений.
Особый интерес представляет случай равномерно-диффузного- отражения, когда светящаяся или отражающая свет поверхность, имеет одинаковую яркость во всех направлениях. Отражающие по верхности, обладающие таким свойством, называются равномер ными рассеивателями.
Выделим на светящейся или отражающей свет поверхности площадь S, которая имеет в направлении, составляющем угол а с перпендикуляром к поверхности, силу света /. Тогда по (1.12) для поверхностей конечных размеров яркость в этом направлении
S cos а
Отсюда
I = BS cos а = / п cos а. |
(1.23). |
Для равномерного рассеивателя В = const. С учетом этого (1.23) выражает закон Ламберта для светящихся или отражающих свег поверхностей: сила света про порциональна косинусу угла, отсчитываемого от перпенди куляра к поверхности. Таким образом, равномерно .рассеи вающими являются поверхно сти, подчиняющиеся закону Ламберта.
Определим световой поток, отражаемый равномерно рас сеивающей поверхностью при яркости ее В (1]. Рассмотрим отраженный световой поток
dF в пределах |
малого телес |
|
|
|
ного |
угла da, |
образованного |
„ |
, v |
|
J |
к |
Рис. |
1.4. К определению светового по- |
двумя коническими поверхнотока, |
отражаемого равномерно рассеи- |
|||
стями |
с углами |
раскрытия а |
|
вающей поверхностью |
|
|
— 21 — |
|
|
