§ 8. Фотометрия и фотометрические величины

Одной из основных характеристик световой волны является интенсивность и связанные с ней энергетические величины. Именно энергией, а не амплитудой, определяется в основном действие света.

Всякая реальная световая волна представляет собой наложение волн с длинами заключенными в некотором интервале .

Поток энергии - количество световой энергии прошедшее через данную поверхность в единицу времени. Если поток энергии, приходящийся на длины волн в интервале  , обозначим через , и , то весь поток энергии:

Действие света в сильной степени зависит от длины волны. Зрительные ощущения не вызывается вовсе если 0.4 и 0.76. Чувствительность человеческого глаза к различному излучению характеризуется кривой относительной спектральной чувствительностью. Максимум кривой соответствует =0.55нм  зеленый свет. При том же потоке энергии оцениваемая зрительно интенсивность света для других  оказывается меньше. Другую характеристику имеют, например, приборы ночного видения.

Фотометрия занимается измерением световых потоков и величин с ним связанных.

Источник, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до места наблюдения, называется точечным. В однородной среде и изотропной среде волна, излучаемая точечным источником будет сферической.

Сила света  поток излучения, приходящийся на единицу телесного угла

Если J не зависит от направления, то

Сила света J точечного источника в данном направлении равна потоку энергии dФ, распространяющемуся в единице телесного угла :

Единица силы света - кандела. Эталоном силы света служит специальный источник - черное тело при температуре застывания платины.

Световой поток - величина, равная отношению энергии dW, испускаемой источником света в единицу времени t.

Единица светового потока - люмен. Люмен - световой поток, излучаемый источником с силой света в 1 кд в пределах угла в один стерадиан.

Освещенность - характеризует величину потока dФ, падающего на единицу освещаемой поверхности А.

Для точечного источника:

;

;

Освещенность зависит от расстояния. Поскольку , то

Если на поверхность лучи падают под углом , то

Если поверхность светится, ее характеризуют яркостью.

Яркость характеризует излучение света (отражение) в заданном направлении.

Предел видимости 10^-6 - 1.6*10⁵ кд/м².

Светимость R=dФ/dS

§ 9. Геометрическая оптика.

В первом приближении распространение видимого света можно рассматривать отвлекаясь от его волновой природы и полагая, что свет распространяется вдоль некоторых линий. Эти линии называются лучами. В предельном случае 0 распространение света можно сформулировать на языке геометрии. Поэтому раздел оптики в котором пренебрегают конечностью длин волн, называется геометрической оптикой. Основные законы оптики:

1. закон прямолинейного распространения света;

2. закон независимости световых лучей;

3. закон отражения;

4. закон преломления.

В основе геометрической оптики лежит принцип Ферма: “Свет распространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется минимальное время”.

Оптическая длина пути:

Свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальная.

Рассмотрим волну, распространяющуюся в неоднородной среде вдоль лучей 1, 2, 3 и т.д. Построим поверхности S1, S2, S3 так, чтобы на них колебания были в среде и отличались на 2.

, ,

где r  расстояние между S1 и S2.



Оптическая длина для всех одинакова и свет распространяется от одной волновой поверхности (фронт) до другой за одинаковое время.