28. Основные фотометрические характеристики

Световой поток Ф – это энергия, переносимая фотонами через какуюлибо поверхность в единицу времени и оцениваемая по зрительному восприятию, единица измерения – люмен (лм). По существу, это мощность светового излучения, выраженная в специфических единицах (есть таблицы перевода «люменов» в «ватты»).

Сила света I равна световому потоку, приходящемуся на единицу телесного угла, единица измерения – кандела

Освещенность поверхности Е – это световой поток, приходящийся на единицу площади поверхности, единица измерения – люкс

При выращивании сельскохозяйственных растений и животных существуют определенные нормы освещенности. При недостаточной освещенности рост растений замедляется в связи с ослаблением процесса фотосинтеза. Недостаточная освещенность ведет к замедлению роста домашней птицы, например, цыплят и утят, а также молодняка крупного и мелкого рогатого скота. Искусственное выращивание рыбы поддержания оптимального светового режима. Для увеличения освещенности растений в темное время суток и в зимний период в теплицах без увеличения числа осветительных приборов (ламп) можно использовать зеркала.

29. Физические явления, связанные с волновыми свойствами света. Разрешающая способность микроскопа

Дисперсия – это разложение света в спектр при его преломлении. Обычно показатель преломления возрастает с уменьшением длины волны (увеличением частоты) – это нормальная дисперсия, в противном случае – дисперсия аномальная. При прохождении луча белого света через призму на экране можно получить совокупность полос разного цвета – это спектр белого света.

Поляризация света. Световая волна в естественных условиях как бы еще «вращается» вокруг оси, вдоль которой она распространяется. То есть вектор электрического поля E (и магнитного поля совершает колебания то в одной, то в другой плоскости. Луч света, у которого колебания вектора E r совершаются в разных плоскостях, называется естественно поляризованным. Кристаллические пластины, преобразующие естественный свет в линейно-поляризованный, называются поляризаторами (поляроидами). Если за этой пластинкой поместить другую такую же, но ориентированную так, что ее оптическая ось перпендикулярна оптической оси первой пластинки, то через вторую пластинку свет уже не пройдет.

Интерференция света – это сложение волн, в результате которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления освещенности в различных точках пространства. В результате интерференции наблюдается периодическая картина светлых и темных полос или спектральные линии разного цвета, например, при интерференции в тонких пленках (мыльный пузырь). В природе интерференционную картину можно наблюдать на различных тонких пленках или в микротрещинах льда. В любом случае толщина 145 структуры, где наблюдается интерференция, должна быть сравнима с длиной световой волны.

Дифракция света – это отклонение световых волн вблизи препятствий. Дифракционная решетка — оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друга, щелей.

Дифракционную решетку можно получить нанесением непрозрачных царапин (штрихов) на стеклянную пластину. Непроцарапанные места — щели — будут пропускать свет; штрихи, соответствующие промежутку между щелями, рассеивают и не пропускают света. Важной характеристикой дифракционной решетки является разрешающая способность. Чем больше разрешающая способность решетки R, тем более близкие длины волн в световом луче мы можем различить с помощью дифракционной картины, например, различить две близкие спектральные линии. Дифракционная решетка используется для обнаружения близких спектральных линий различных источников света. Разрешающая способность микроскопа зависит от дифракции. Предел разрешающей способности определяется волновой природой света и не может быть превзойден никакими техническими усовершенствованиями микроскопа. Для увеличения разрешающей способности увеличивают апертурный угол (в современных объективах он практически достиг своего теоретического предела θ ≈ π/2) и заполняют пространство между предметным стеклом и объективом жидкостью с возможно высоким показателем преломления. Более мелкие объекты невидны.

Рассеяние света. Если свет попадает в среду, содержащую частицы пыли, дыма, тумана, то он будет распространяться не только в прямом направлении, но и рассеиваться в стороны. Это объясняется тем, что каждая частица, на которую падает электромагнитная волна, сама будет излучать электромагнитную волну во все стороны (происходит поляризация частиц, причем их дипольный момент периодически меняется).

В рассеянном свете большей интенсивностью обладает часть спектра, близкая к его фиолетовому концу. В результате спектр рассеянного света оказывается как бы сдвинутым в сторону более коротких волн, – вместо белого света получается голубой. Глядя на небо, мы видим рассеянный атмосферой свет, и небо – голубое. Когда мы смотрим на заходящее солнце или просто в его направлении, то воспринимаем в основном не рассеянный свет, а прямые солнечные лучи, прошедшие через толстый слой атмосферы. Спектр такого света смещен в сторону более длинных волн, так как бóльшая часть коротковолнового излучения теряется на рассеяние. Вот почему при восходе и заходе солнце красное, а небо вблизи него окрашено в оранжевый и красные тона. По мере подъема солнце желтеет, что связано с уменьшением пути, проходимого солнечными лучами в земной атмосфере, а, значит, и ослаблением рассеяния.