विकिरण ऊर्जा और विकिरण रिसीवर पर इसके प्रभाव का आकलन करने के लिए, जिसमें फोटोइलेक्ट्रिक डिवाइस, थर्मल और फोटोकैमिकल रिसीवर, साथ ही आंख, ऊर्जा शामिल हैं हल्की मात्रा.
ऊर्जा मात्रा विशेषताएँ हैं ऑप्टिकल विकिरणसंपूर्ण ऑप्टिकल रेंज से संबंधित।
आँख लंबे समय के लिएऑप्टिकल विकिरण का एकमात्र रिसीवर था। इसलिए, यह ऐतिहासिक रूप से विकसित हुआ है ताकि गुणवत्ता के लिए और मात्रा का ठहरावविकिरण के दृश्य भाग के लिए, प्रकाश (फोटोमेट्रिक) मात्राओं का उपयोग किया जाता है जो संबंधित ऊर्जा मात्राओं के समानुपाती होते हैं।
ऊपर, संपूर्ण ऑप्टिकल रेंज से संबंधित विकिरण प्रवाह की अवधारणा दी गई थी। वह मान जो प्रकाश मात्रा की प्रणाली में विकिरण प्रवाह से मेल खाता है,
चमकदार प्रवाह एफ है, यानी, एक मानक फोटोमेट्रिक पर्यवेक्षक द्वारा अनुमानित विकिरण शक्ति।
आइए प्रकाश मात्रा और उनकी इकाइयों पर विचार करें, और फिर हम इन मात्राओं का ऊर्जा के साथ संबंध पाएंगे।
दृश्यमान विकिरण के दो स्रोतों का मूल्यांकन करने के लिए, उनकी चमक की तुलना एक ही सतह की दिशा में की जाती है। यदि एक स्रोत की चमक को एक के रूप में लिया जाता है, तो पहले स्रोत के साथ दूसरे स्रोत की चमक की तुलना करने पर हमें एक मान प्राप्त होता है जिसे ज्योति तीव्रता कहा जाता है।
पर अंतरराष्ट्रीय प्रणालीचमकदार तीव्रता की इकाई के लिए SI इकाइयाँ कैंडेला हैं, जिसकी परिभाषा XVI जनरल कॉन्फ्रेंस (1979) द्वारा अनुमोदित की गई थी।
कैंडेला - प्रकाश की शक्ति दिशा दीहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ मोनोक्रोमैटिक विकिरण उत्सर्जित करने वाला स्रोत, ऊर्जा बलजिसका प्रकाश इस दिशा में है
प्रकाश की तीव्रता, या कोणीय घनत्व चमकदार प्रवाह,
ठोस कोण के अंदर एक निश्चित दिशा में चमकदार प्रवाह कहां है
एक ठोस कोण एक मनमाना शंक्वाकार सतह से घिरा अंतरिक्ष का एक हिस्सा है। यदि इस सतह के शीर्ष से केंद्र के रूप में एक गोले का वर्णन किया गया है, तो शंक्वाकार सतह (चित्र। 85) द्वारा काटे गए गोले के खंड का क्षेत्रफल गोलाकार त्रिज्या के वर्ग के समानुपाती होगा:
आनुपातिकता का गुणांक ठोस कोण का मान है।
ठोस कोण की इकाई स्टेरेडियन है, जो गोले के केंद्र में शीर्ष के साथ ठोस कोण के बराबर है, जो गोले की सतह पर एक क्षेत्र को काटता है, क्षेत्रफल के बराबरपक्ष के साथ वर्ग त्रिज्या के बराबरगोले। पूर्ण क्षेत्रठोस कोण बनाता है
चावल। 85. ठोस कोण
चावल। 86. ठोस कोण में विकिरण
यदि विकिरण स्रोत रेखा के शीर्ष पर है गोलाकार शंकु, तब अंतरिक्ष में आवंटित ठोस कोण इस की आंतरिक गुहा द्वारा सीमित होता है शंक्वाकार सतह. शंक्वाकार सतह के अक्ष और जेनरेट्रिक्स के बीच के समतल कोण के मान को जानने के बाद, संबंधित ठोस कोण को निर्धारित करना संभव है।
आइए हम ठोस कोण में एक असीम रूप से छोटे कोण को चिन्हित करें जो गोले पर एक असीम रूप से संकीर्ण कुंडलाकार खंड को काटता है (चित्र। 86)। यह मामला चमकदार तीव्रता के सबसे अधिक बार सामना किए गए अक्षीय वितरण से संबंधित है।
कुंडलाकार खंड का वह क्षेत्र जहां शंकु के अक्ष से चौड़ाई के संकरे वलय तक की दूरी
अंजीर के अनुसार। गोले की त्रिज्या कहाँ है।
इसलिए कहां
समतल कोण के अनुरूप ठोस कोण
एक अर्धगोले के लिए, एक गोले के लिए ठोस कोण है
सूत्र (160) से यह इस प्रकार है कि चमकदार प्रवाह
यदि एक दिशा से दूसरी दिशा में जाने पर प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन नहीं होता है, तो
वास्तव में, यदि चमकदार तीव्रता वाला प्रकाश स्रोत एक ठोस कोण के शीर्ष पर रखा जाता है, तो वही चमकदार प्रवाह शंक्वाकार सतह से घिरे किसी भी क्षेत्र में प्रवेश करता है जो अंतरिक्ष में इस ठोस कोण को अलग करता है। फिर, जैसा कि अनुभव से पता चलता है, इन क्षेत्रों की रोशनी की डिग्री इन क्षेत्रों की त्रिज्या के वर्गों के व्युत्क्रमानुपाती होती है और क्षेत्रों के आकार के सीधे आनुपातिक होती है।
इस प्रकार, निम्नलिखित समानता रखती है: अर्थात, सूत्र (165)।
सूत्र (165) का उपरोक्त औचित्य केवल तभी मान्य है जब प्रकाश स्रोत और प्रबुद्ध क्षेत्र के बीच की दूरी स्रोत के आकार की तुलना में पर्याप्त रूप से बड़ी हो और जब स्रोत और प्रबुद्ध क्षेत्र के बीच का माध्यम प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित या बिखेरता न हो। .
चमकदार प्रवाह की इकाई लुमेन (एलएम) है, जो ठोस कोण के भीतर प्रवाह है जब ठोस कोण के शीर्ष पर स्थित स्रोत की चमकदार तीव्रता बराबर होती है
आपतित किरणों के सामान्य क्षेत्र की रोशनी उस अनुपात से निर्धारित होती है जिसे रोशनी ई कहा जाता है:
सूत्र (166), साथ ही सूत्र (165), इस शर्त के तहत होता है कि चमकदार तीव्रता I किसी दिए गए ठोस कोण के भीतर एक दिशा से दूसरी दिशा में जाने पर नहीं बदलता है। अन्यथा, यह सूत्र केवल असीम रूप से छोटे क्षेत्र के लिए ही मान्य होगा
यदि आपतित किरणें प्रदीप्त क्षेत्र के सामान्य से कोण बनाती हैं, तो सूत्र (166) और (167) बदल जाएंगे, क्योंकि प्रदीप्त क्षेत्र में वृद्धि होगी। परिणामस्वरूप, हमें मिलता है:
जब साइट कई स्रोतों से रोशन होती है, तो इसकी रोशनी
जहां विकिरण स्रोतों की संख्या, यानी कुल रोशनी साइट द्वारा प्रत्येक स्रोत से प्राप्त रोशनी के योग के बराबर है।
रोशनी की इकाई साइट की रोशनी है जब प्रकाश प्रवाह उस पर पड़ता है (साइट घटना किरणों के लिए सामान्य है)। इस इकाई को लक्स कहा जाता है
यदि विकिरण स्रोत के आयामों की उपेक्षा नहीं की जा सकती है, तो कई समस्याओं को हल करने के लिए इसकी सतह पर इस स्रोत के प्रकाश प्रवाह के वितरण को जानना आवश्यक है। एक सतह तत्व से निकलने वाले चमकदार प्रवाह के अनुपात को इस तत्व के क्षेत्र में चमक कहा जाता है और इसे प्रति लुमेन में मापा जाता है वर्ग मीटरचमक भी परावर्तित प्रकाश प्रवाह के वितरण की विशेषता है।
तो चमक
स्रोत का सतह क्षेत्र कहां है।
इस दिशा में लंबवत विमान पर एक चमकदार सतह के प्रक्षेपण क्षेत्र के लिए दी गई दिशा में चमकदार तीव्रता का अनुपात चमक कहलाता है।
इसलिए चमक
साइट के सामान्य और प्रकाश की तीव्रता की दिशा के बीच का कोण कहां है
सूत्र (172) में मूल्य को प्रतिस्थापित करना [देखें सूत्र (160)), हम चमक प्राप्त करते हैं
सूत्र (173) से यह इस प्रकार है कि चमक क्षेत्र के ठोस कोण के संबंध में प्रवाह का दूसरा व्युत्पन्न है।
चमक की इकाई कैंडेला प्रति वर्ग मीटर है।
आपतित विकिरण की प्रकाश ऊर्जा का पृष्ठीय घनत्व उद्भासन कहलाता है:
पर सामान्य मामलाफॉर्मूला (174) में शामिल रोशनी समय के साथ बदल सकती है
प्रदर्शनी में बहुत कुछ है व्यावहारिक मूल्य, उदाहरण के लिए, फोटोग्राफी में और लक्स-सेकंड में मापा जाता है
सूत्र (160) - (174) का उपयोग प्रकाश और ऊर्जा दोनों मात्राओं की गणना के लिए किया जाता है, पहला, मोनोक्रोमैटिक विकिरण के लिए, यानी एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण, और दूसरा, विकिरण के वर्णक्रमीय वितरण के लिए विचार के अभाव में, जो एक के रूप में नियम, दृश्य ऑप्टिकल उपकरणों में होता है।
विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना - तरंग दैर्ध्य पर विकिरण शक्ति का वितरण है बहुत महत्वचुनिंदा विकिरण रिसीवर का उपयोग करते समय ऊर्जा मात्रा की गणना के लिए। इन गणनाओं के लिए, विकिरण प्रवाह के वर्णक्रमीय घनत्व की अवधारणा को पेश किया गया था [देखें। सूत्र (157)-(159)]।
क्रमशः तरंग दैर्ध्य की एक सीमित सीमा में, हमारे पास:
सूत्रों द्वारा परिभाषित ऊर्जा मात्राएँ स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग पर भी लागू होती हैं।
बेसिक फोटोमेट्रिक और ऊर्जा मात्राएसआई पद्धति के अनुसार उनके सूत्र और मात्रक परिभाषित करते हुए तालिका में दिए गए हैं। 5.
1. विकिरण प्रवाह। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के स्पेक्ट्रम की अवधारणा। स्पेक्ट्रम पर प्रवाह वितरण को मापने का सिद्धांत। ऊर्जा मात्राएँ।
विकिरण का प्रवाह (शक्ति) (एफ) यावल। माप की ऊर्जा प्रणाली में मुख्य मात्रा। विकिरण की शक्ति (या प्रवाह) को प्रति यूनिट समय में स्थानांतरित ऊर्जा के रूप में लिया जाता है। F का मान वाट (W) में व्यक्त किया जाता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग रेंज झिझक, एन। प्रकृति में, काफी विस्तृत है और एक एंग्स्ट्रॉम के अंशों से लेकर एक किलोमीटर तक फैला हुआ है।
विद्युत चुम्बकीय विकिरण, माइक्रोन का स्पेक्ट्रम
गामा किरणें _________________________________________ 0.0001 से कम
एक्स-रे _______________________________ 0.01-0.0001
पराबैंगनी किरणें ____________________________ 0.38-0.01
दृश्यमान प्रकाश ___________________________________ 0.78-0.38
इन्फ्रारेड किरणें ________________________________1000-0.78
रेडियो तरंगें ____________________________________________ 1000 से अधिक
स्पेक्ट्रम का केवल एक हिस्सा ऑप्टिकल क्षेत्र से संबंधित है विद्युत चुम्बकीय विकिरणλmin = 0.01 µm से λmax = 1000 µm तक तरंग दैर्ध्य अंतराल के साथ। इस तरह के विकिरण परमाणुओं, कंपन और विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के परिणामस्वरूप बनाया जाता है रोटरी गतिअणु।
पर ऑप्टिकल स्पेक्ट्रमतीन मुख्य क्षेत्रों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: पराबैंगनी, दृश्य, अवरक्त।
पराबैंगनी विकिरण सबसे शक्तिशाली फोटोन पैदा करता है और इसका एक मजबूत फोटोकैमिकल प्रभाव होता है।
दृश्य प्रकाश का उत्सर्जन, बल्कि संकीर्ण अंतराल के बावजूद, हमें अपने आसपास की दुनिया की सभी विविधताओं को देखने की अनुमति देता है। तो व्यवहार में, मानव आंख व्यावहारिक रूप से अत्यधिक तरंग दैर्ध्य रेंज (उनका आंख पर कमजोर प्रभाव पड़ता है) के साथ विकिरण का अनुभव नहीं करती है दृश्य प्रकाश 400-700 एनएम की तरंग दैर्ध्य रेंज के साथ विकिरण पर विचार करना प्रथागत है। इस विकिरण का एक महत्वपूर्ण फोटोफिजिकल और फोटोकैमिकल प्रभाव होता है, लेकिन पराबैंगनी से कम।
फोटॉन में स्पेक्ट्रम के पूरे ऑप्टिकल क्षेत्र से न्यूनतम ऊर्जा होती है अवरक्त विकिरण. इस विकिरण के लिए हर-लेकिन ऊष्मीय प्रभावऔर, काफी हद तक डिग्री कम, फोटोफिजिकल और फोटोकैमिकल। गतिविधि।
2. विकिरण रिसीवर की अवधारणा . रिसीवर प्रतिक्रियाएं। विकिरण रिसीवर का वर्गीकरण। रैखिक और गैर-रैखिक रिसीवर। विकिरण रिसीवर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता.
जिन निकायों में प्रकाश इंजीनियरिंग में प्राप्त ऑप्टिकल विकिरण की कार्रवाई के तहत ऐसे परिवर्तन होते हैं साधारण नाम "विकिरण रिसीवर"
परंपरागत रूप से, विकिरण रिसीवर में विभाजित हैं:
1. मानव नेत्र विकिरण का प्राकृतिक अभिग्राही है।
2. छवियों की ऑप्टिकल रिकॉर्डिंग के लिए उपयोग की जाने वाली प्रकाश-संवेदनशील सामग्री।
3. रिसीवर भी सहज तत्व हैं मापन उपकरण(डेंसिटोमीटर, कलरीमीटर)
ऑप्टिकल विकिरण में उच्च ऊर्जा होती है और इसलिए यह कई पदार्थों और भौतिक निकायों को प्रभावित करता है।
मीडिया और निकायों में प्रकाश के अवशोषण के परिणामस्वरूप, पूरी लाइनपरिघटना (चित्र 2.1, सर 48)
एक शरीर जिसने विकिरण को अवशोषित कर लिया है वह खुद को विकीर्ण करना शुरू कर देता है। इस मामले में, अवशोषित विकिरण की तुलना में माध्यमिक विकिरण में एक अलग वर्णक्रमीय सीमा हो सकती है। एन-आर, प्रकाश के तहत पराबैगनी प्रकाशशरीर दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करता है।
अवशोषित विकिरण की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है विद्युतीय ऊर्जा, जैसा कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के मामले में होता है, या एक परिवर्तन उत्पन्न करता है विद्युत गुणसामग्री जो फोटोकंडक्टर में होती है। ऐसे परिवर्तन कहलाते हैं photophysical.
एक अन्य प्रकार का फोटोफिजिकल परिवर्तन विकिरण ऊर्जा का संक्रमण है तापीय ऊर्जा. इस घटना ने विकिरण शक्ति को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले थर्मोलेमेंट्स में आवेदन पाया है।
विकिरण ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। प्रकाश को अवशोषित करने वाले पदार्थ का प्रकाश रासायनिक परिवर्तन होता है। यह रूपांतरण अधिकांश सहज सामग्रियों में होता है।
जिन निकायों में ऑप्टिकल विकिरण की कार्रवाई के तहत इस तरह के परिवर्तन होते हैं, उन्हें प्रकाश इंजीनियरिंग में एक सामान्य नाम मिला है। "विकिरण रिसीवर"
रैखिक अरैखिक रिसीवर??????????????????
विकिरण रिसीवर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता।
रिसीवर में ऑप्टिकल रेडिएशन की कार्रवाई के तहत, एक फोटोकैमिकल और फोटोफिजिकल ट्रांसफॉर्मेशन होता है, जो रिसीवर के गुणों को एक निश्चित तरीके से बदलता है।
इस परिवर्तन को रिसीवर की उपयोगी प्रतिक्रिया कहा जाता है।
हालांकि, घटना विकिरण की सभी ऊर्जा एक उपयोगी प्रतिक्रिया पर खर्च नहीं की जाती है।
रिसीवर की ऊर्जा का हिस्सा अवशोषित नहीं होता है और इसलिए प्रतिक्रिया नहीं हो सकती है। अवशोषित ऊर्जा भी पूरी तरह से उपयोगी में परिवर्तित नहीं होती है। उदाहरण के लिए, फोटोकैमिकल परिवर्तन के अलावा, रिसीवर का ताप हो सकता है। ऊर्जा का व्यावहारिक रूप से उपयोग किया जाने वाला भाग कहलाता है। उपयोगी, और विकिरण शक्ति का व्यावहारिक रूप से उपयोग किया जाने वाला हिस्सा (विकिरण प्रवाह F) प्रभावी प्रवाह Ref है।
रिसीवर पर विकिरण प्रवाह घटना के प्रभावी प्रवाह संदर्भ का अनुपात
बुलाया रिसीवर की संवेदनशीलता।
अधिकांश रिसीवरों के लिए, वर्णक्रमीय संवेदनशीलता तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती है।
Sλ= сРλ eff/Фλ और Рλ eff=КФλSλ
मात्राओं को क्रमशः Фλ और Рλ कहा जाता है, मोनोक्रोमैटिक विकिरण प्रवाह और मोनोक्रोमैटिक प्रभावी प्रवाह, और Sλ मोनोक्रोमैटिक वर्णक्रमीय संवेदनशीलता है।
रिसीवर पर विकिरण घटना और रिसीवर एस (λ) की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के लिए स्पेक्ट्रम एफ (λ) पर बिजली के वितरण को जानने के बाद, सूत्र द्वारा प्रभावी प्रवाह की गणना करना संभव है - Реф=К ∫ Ф(λ) ) एस (λ) dλ
माप ∆λ की एक सीमा को संदर्भित करता है जो या तो रिसीवर की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया या माप की वर्णक्रमीय सीमा द्वारा सीमित होता है।
3. एक रिसीवर के रूप में आंख की विशेषताएं। धीरे - धीरे बहना। विकिरण प्रवाह के साथ इसका संबंध। दृश्यता वक्र। प्रकाश और ऊर्जा के बीच का अंतर 400-700 एनएम की सीमा में प्रवाहित होता है।
एक रिसीवर के रूप में आंख की विशेषताएं।
दृश्य तंत्र में एक विकिरण रिसीवर (आंखें), ऑप्टिक तंत्रिका और मस्तिष्क के दृश्य क्षेत्र होते हैं। इन क्षेत्रों में, आंखों में बनने वाले और ऑप्टिक नसों के माध्यम से प्रवेश करने वाले संकेतों का विश्लेषण किया जाता है और दृश्य छवियों में परिवर्तित किया जाता है।
विकिरण रिसीवर में दो नेत्रगोलक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक छह बाहरी मांसपेशियों की मदद से क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों विमानों में कक्षा में आसानी से घूम सकता है। किसी वस्तु की जांच करते समय, आंखें अचानक चलती हैं, बारी-बारी से स्थिर होती हैं विभिन्न बिंदुवस्तु। यह संचलन प्रकृति में सदिश है, अर्थात प्रत्येक छलांग की दिशा विचाराधीन वस्तु द्वारा निर्धारित की जाती है। कूदने की गति बहुत अधिक है, और निर्धारण बिंदु, जहां आंख 0.2-0.5 एस के लिए रुक जाती है, मुख्य रूप से विवरण की सीमाओं पर स्थित होती है, जहां चमक अंतर होते हैं। "स्टॉप्स" के दौरान आंख आराम पर नहीं होती है, लेकिन निर्धारण के बिंदु के सापेक्ष त्वरित सूक्ष्म गति करती है। इन microsaccades के बावजूद, निर्धारण के बिंदुओं पर, वस्तु का देखा गया क्षेत्र आंखों से प्रकाश-संवेदनशील रेटिना के केंद्रीय fovea पर केंद्रित है।
Fig.2.4 (आंख का क्षैतिज खंड) p.56
धीरे - धीरे बहना(एफ) चमकदार प्रवाह से, सामान्य रूप से, मानव आंखों पर इसके प्रभाव से अनुमानित विकिरण की शक्ति को समझें। चमकदार प्रवाह की इकाई लुमेन (एलएम) है।
आंख पर प्रकाश प्रवाह की क्रिया इसकी निश्चित प्रतिक्रिया का कारण बनती है। प्रकाश प्रवाह की क्रिया के स्तर के आधार पर, एक या दूसरे प्रकार के प्रकाश-संवेदनशील नेत्र रिसीवर, जिन्हें छड़ या शंकु कहा जाता है, काम करते हैं। शर्तों में कम स्तररोशनी (जैसे, चंद्रमा की रोशनी में), छड़ के कारण आंख आसपास की वस्तुओं को देखती है। पर ऊंची स्तरोंरोशनी, दिन के समय दृष्टि तंत्र काम करना शुरू कर देता है, जिसके लिए शंकु जिम्मेदार होते हैं।
इसके अलावा, शंकु को उनके प्रकाश-संवेदनशील पदार्थ के अनुसार अलग-अलग संवेदनशीलता के साथ तीन समूहों में विभाजित किया जाता है विभिन्न क्षेत्रस्पेक्ट्रम। इसलिए, छड़ के विपरीत, वे न केवल प्रकाश प्रवाह पर प्रतिक्रिया करते हैं, बल्कि इसकी वर्णक्रमीय संरचना पर भी प्रतिक्रिया करते हैं।
इस संबंध में हम कह सकते हैं कि प्रकाश की क्रिया द्विविमीय होती है। मात्रात्मक विशेषतारोशनी के स्तर से जुड़ी आंखों की प्रतिक्रियाएं, कहलाती हैं। रोशनी। गुणवत्ता विशेषता से जुड़ा हुआ है अलग - अलग स्तरशंकु के तीन समूहों की प्रतिक्रियाएँ, जिन्हें वर्णिकता कहा जाता है।
एक महत्वपूर्ण विशेषतादिन के उजाले में आंख की सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता (सापेक्ष वर्णक्रमीय चमकदार दक्षता) का वितरण वक्र νλ = f(λ) Fig.1.3 p.9
व्यवहार में, यह स्थापित किया गया है कि दिन के उजाले की स्थिति में मानव आँख में लैम्डा = 555 एनएम (V555 = 1) के साथ विकिरण के प्रति अधिकतम संवेदनशीलता है। इसी समय, F555 के साथ चमकदार प्रवाह की प्रत्येक इकाई में विकिरण शक्ति Ф555 = 0.00146W होती है। चमकदार प्रवाह F555 से F555 के अनुपात को कहा जाता है वर्णक्रमीय प्रकाश दक्षता।
कश्मीर= F555/F555=1/0.00146=680 (एलएम/डब्ल्यू)
या दृश्यमान सीमा K=const में विकिरण के किसी भी तरंग दैर्ध्य के लिए:
के \u003d 1 / वी (λ) * एफ λ / Ф λ \u003d 680। (एक)
सूत्र (1) का उपयोग करके, चमकदार प्रवाह और विकिरण प्रवाह के बीच संबंध स्थापित करना संभव है।
Fλ = 680 * Vλ * Fλ
एकीकृत विकिरण के लिए
एफ = 680 ∫ Vλ Фλ dλ
4. फोटोएक्टिव प्रवाह। सामान्य जानकारीकुशल प्रवाह के बारे में। मोनोक्रोमैटिक और इंटीग्रल स्ट्रीम। सक्रियतावाद .
प्रकाश इंजीनियरिंग और प्रजनन प्रौद्योगिकी में दो प्रकार के प्रभावी फ्लक्स का उपयोग किया जाता है: प्रकाश एफ और फोटोएक्टिनिक ए।
चमकदार प्रवाह निम्न अभिव्यक्ति द्वारा शक्ति (विकिरण प्रवाह एफ) से संबंधित है:
एफ=680 ∫ Ф(λ) वी(λ) dλ
400 एनएम
जहां Ф(λ) स्पेक्ट्रम पर विकिरण शक्ति का वितरण है, V(λ) सापेक्ष वर्णक्रमीय चमकदार दक्षता वक्र (दृश्यता वक्र) है, और 680 गुणांक है जो आपको वाट से लुमेन तक जाने की अनुमति देता है। इसे चमकदार प्रवाह समतुल्य कहा जाता है और एलएम / डब्ल्यू में व्यक्त किया जाता है।
यदि चमकदार प्रवाह किसी सतह पर पड़ता है, तो इसकी सतह घनत्व को रोशनी कहा जाता है। रोशनी ई सूत्र द्वारा चमकदार प्रवाह से संबंधित है
जहां क्यू मीटर में क्षेत्र है रोशनी की इकाई लक्स (केएल) है
प्रकाश के प्रति संवेदनशील सामग्री और मापने वाले उपकरणों के फोटोडेटेक्टर के लिए, उपयोग करें फोटोएक्टिनिक प्रवाहए.
यह अभिव्यक्ति द्वारा परिभाषित कुशल प्रवाह है
ए = ∫ Ф (λ) एस (λ) dλ
यदि वर्णक्रमीय श्रेणी जिसमें माप किया जाता है, तरंग दैर्ध्य λ1 और λ2 द्वारा सीमित है, तो अभिव्यक्ति फोटोएक्टिनिक प्रवाहरूप धारण कर लेगा
ए \u003d ∫ एफ (λ) * एस (λ) dλ
λ1
माप की इकाई वर्णक्रमीय संवेदनशीलता की माप की इकाई पर निर्भर करती है। यदि एसओ है सापेक्ष मूल्य, और वाट में मापा जाता है। यदि Sλ का आयाम है, उदा.
एम / जे, तो यह फोटोएक्टिनिक फ्लक्स के आयाम को प्रभावित करेगा
प्रबुद्ध सतह पर फोटोएक्टिनिक प्रवाह की सतह का घनत्व नाज विकिरण सक्रियताएक, एक= दा/ डीक्यू
यदि रिसीवर की सतह समान रूप से प्रकाशित होती है, तो a=A/Q.
मोनोक्रोमैटिक विकिरण के लिए।
Fλ = 680 * Vλ * Fλ
एकीकृत विकिरण के लिए
एफ = 680 ∫ Vλ Фλ dλ
सक्रियतावाद-प्रकाश एनालॉग। इसकी माप की इकाई आयाम A पर निर्भर करती है
यदि ए - डब्ल्यू, तो ए-डब्ल्यू / एम
चित्र 2.2 पृष्ठ 52
विकिरण की सक्रियता जितनी अधिक होती है, उतनी ही कुशलता से विकिरण ऊर्जा का उपयोग किया जाता है और उतना ही अधिक, अन्य के साथ समान शर्तें, प्राप्तकर्ता की प्रतिक्रिया उपयोगी होगी।
अधिकतम सक्रियता प्राप्त करने के लिए, यह वांछनीय है कि रिसीवर की अधिकतम वर्णक्रमीय संवेदनशीलता और अधिकतम विकिरण शक्ति समान स्पेक्ट्रम क्षेत्रों पर पड़ती है। यह विचार एक विशेष प्रकार की प्रकाश-संवेदनशील सामग्री पर चित्र प्राप्त करने के लिए प्रकाश स्रोत के चयन का मार्गदर्शन करता है।
उदाहरण के लिए, प्रतिलिपि प्रक्रिया।
प्रिंटिंग प्लेट बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली कॉपी परतें पराबैंगनी और नीले-बैंगनी विकिरण के प्रति संवेदनशील होती हैं। अन्य क्षेत्रों के विकिरण के लिए दृश्यमान प्रतिबिम्बवे प्रतिक्रिया नहीं करते। इसलिए, वे प्रतिलिपि बनाने की प्रक्रिया को पूरा करने के लिए उपयोग करते हैं
धातु हलाइड लैंप, पराबैंगनी और नीले स्पेक्ट्रम विकिरण में समृद्ध।
चित्र 2.3। पृष्ठ 53 मैनुअल
5. रंग का तापमान। पर एक पूर्ण काले शरीर की चमक घटता है अलग तापमान. सामान्यीकृत वक्र की अवधारणा। "रंग तापमान" शब्द की परिभाषा। रंग तापमान में परिवर्तन के साथ विकिरण के रंग में दिशा परिवर्तन।
रंग तापमान का मतलब केल्विन में एक पूरी तरह से काले शरीर के तापमान से है, जिस पर विकिरण का वही रंग होता है जो विचाराधीन है। टंगस्टन फिलामेंट वाले गरमागरम लैंप के लिए, विकिरण का वर्णक्रमीय वितरण 360-1000 एनएम की तरंग दैर्ध्य रेंज में पूरी तरह से काले शरीर से विकिरण के वर्णक्रमीय वितरण के समानुपाती होता है। गणना के लिए वर्णक्रमीय रचनाकिसी दिए गए के लिए ब्लैक बॉडी रेडिएशन निरपेक्ष तापमानइसे गर्म करके, आप प्लैंक सूत्र का उपयोग कर सकते हैं:
ई -5 एस 2 / λ टी
Rλ \u003d C1 λ (ई -1)
उह
जहां Rλ वर्णक्रमीय ऊर्जा चमक है, C1 और C2 स्थिरांक हैं, e आधार है प्राकृतिक लघुगणक, टी-पूर्ण तापमान, के
प्रयोगात्मक रूप से, रंग का तापमान सक्रियता के नीले-लाल अनुपात के मान से निर्धारित होता है। एक्टिनिसिटी-रोशनी, फोटोडेटेक्टर के संबंध में प्रभावी:
Аλ = Фλ Sλ / Q = Eλ Sλ
जहां Ф दीप्तिमान प्रवाह है, Sλ फोटोडेटेक्टर की संवेदनशीलता है, Qλ इसका क्षेत्र है
यदि एक प्रकाश मीटर का उपयोग फोटोडेटेक्टर के रूप में किया जाता है, तो एक्टिनिसिटी रोशनी निर्धारित होती है जब फोटोकेल को नीले और लाल प्रकाश फिल्टर के साथ परिरक्षित किया जाता है।
तकनीकी रूप से, माप निम्नानुसार किया जाता है।
प्रकाश मीटर के फोटोसेल को वैकल्पिक रूप से विशेष रूप से चयनित नीले और लाल प्रकाश फिल्टर द्वारा परिरक्षित किया जाता है। लाइट फिल्टर ज़ोनल होना चाहिए और ट्रांसमिशन ज़ोन में समान बहुलता होनी चाहिए। लक्समीटर गैल्वेनोमीटर प्रत्येक फ़िल्टर के लिए मापा स्रोत से रोशनी निर्धारित करता है। सूत्र का उपयोग करके नीले-लाल अनुपात की गणना करें
के \u003d एसी / एके \u003d ईएस / एक
अनुसूची पेज 6 लैब गुलाम
Фλ. ऐसा करने के लिए, प्लैंक सूत्र के अनुसार, वर्णक्रमीय मान ऊर्जा चमक. अगला, परिणामी फ़ंक्शन सामान्यीकृत है। राशनिंग में इस तरह से सभी मूल्यों में आनुपातिक कमी या वृद्धि होती है
ताकि फ़ंक्शन निर्देशांक λ= 560nm, lg R560 =2.0 के साथ एक बिंदु से गुजरे
या λ= 560 nm, R560 rel = 100 इस मामले में, यह माना जाता है कि प्रत्येक मान गणना चरण के अनुरूप स्पेक्ट्रल अंतराल ∆λ को संदर्भित करता है।
∆λ=10 एनएम, चमक 100 W*m 555-565 एनएम की तरंग दैर्ध्य रेंज में 560 एनएम के तरंग दैर्ध्य के अनुरूप है।
चित्र 1.2 पृष्ठ 7 प्रयोगशाला गुलाम
वर्णक्रमीय निर्भरता फ़ंक्शन Rλ = f λ का उपयोग करके, कोई फ़ंक्शन E λ = Фλ = f λ ढूंढ सकता है, ऐसा करने के लिए, सूत्रों का उपयोग करें
ई- रोशनी, आर-चमक, एफ- ऊर्जा प्रवाह, क्यू- क्षेत्र
6. प्रकाश स्रोत। उनकी वर्णक्रमीय विशेषताएं। विकिरण के प्रकार के अनुसार प्रकाश स्रोतों का वर्गीकरण। प्लैंक और वीन फॉर्मूला।
7. विकिरण स्रोतों के फोटोमेट्रिक गुण। द्वारा वर्गीकरण ज्यामितीय मात्रा: बिंदु और विस्तारित प्रकाश स्रोत, फोटोमेट्रिक बॉडी।
उत्सर्जक के आयामों और क्षेत्र के अध्ययन बिंदु से इसकी दूरी के अनुपात के आधार पर, विकिरण स्रोतों को 2 समूहों में विभाजित किया जा सकता है:
1) विकिरण के बिंदु स्रोत
2) परिमित आयामों का स्रोत (रैखिक स्रोत) एक विकिरण स्रोत जिसका आयाम महत्वपूर्ण है कम दूरीअध्ययन के तहत बिंदु को बिंदु कहा जाता है। व्यवहार में, एक बिंदु स्रोत को वह माना जाता है जिसका अधिकतम आकार विकिरण रिसीवर की दूरी से कम से कम 10 गुना छोटा होता है। ऐसे विकिरण स्रोतों के लिए, दूरी के व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन किया जाता है।
E=I/r 2 कोसाइन अल्फा, जहां अल्फा = प्रकाश किरण और सतह सी के लंबवत के बीच का कोण।
यदि उस बिंदु से जिस बिंदु पर विकिरण का स्रोत स्थित है, उसे एक तरफ रख दें विभिन्न दिशाएँअंतरिक्ष इकाई विकिरण शक्ति के वैक्टर हैं और उनके सिरों के माध्यम से एक सतह बनाते हैं, फिर हमें स्रोत की विकिरण शक्ति का एक फोटोमेट्रिक शरीर मिलता है। ऐसा शरीर आसपास के अंतरिक्ष में किसी दिए गए स्रोत के विकिरण प्रवाह के वितरण को पूरी तरह से दर्शाता है
8. ऑप्टिकल मीडिया द्वारा विकिरण का रूपांतरण। विकिरण रूपांतरण की विशेषताएं: प्रकाश गुणांक, गुणक, ऑप्टिकल घनत्व, उनके बीच संबंध। फिल्टर शब्द की परिभाषा। एक सार्वभौमिक फ़िल्टर विशेषता के रूप में वर्णक्रमीय वक्र।
जब विकिरण प्रवाह F0 हिट करता है असली शरीर(ऑप्टिकल माध्यम), इसके Ф(ro) का हिस्सा सतह से परिलक्षित होता है, Ф(अल्फा) का हिस्सा शरीर द्वारा अवशोषित होता है, और Ф(tau) का हिस्सा इसके माध्यम से गुजरता है। शरीर की क्षमता ( ऑप्टिकल वातावरण) इस तरह के परिवर्तन को प्रतिबिंब गुणांक ro=Fro/Ф0, गुणांक tau=Ftau/Ф0 की विशेषता है।
यदि गुणांक प्रकाश प्रवाह (F, lm) के रूपांतरण द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, तो उन्हें प्रकाश (फोटोमेट्रिक) कहा जाता है
रोसव \u003d एफओ / एफओ; अल्फास्व = फालफा/फो; तौस्व = फताउ/फो
ऑप्टिकल और प्रकाश गुणांक के लिए, यह कथन सत्य है कि उनका योग 1.0 (पो + अल्फा + ताऊ \u003d 1) है
दो और प्रकार के गुणांक हैं - एकवर्णी और आंचलिक। पूर्व लैम्ब्डा के तरंग दैर्ध्य के साथ मोनोक्रोमैटिक विकिरण पर ऑप्टिकल माध्यम के प्रभाव का मूल्यांकन करता है।
आंचलिक गुणांक स्पेक्ट्रम क्षेत्र से विकिरण उधार के रूपांतरण का अनुमान लगाते हैं (डेल्टा लैम्ब्डा के साथ नीला = 400-500 एनएम, डेल्टा लैम्ब्डा के साथ हरा = 500-600 एनएम और डेल्टा लैम्ब्डा के साथ लाल = 600-700 एनएम)
9. बौगुएर-लैंबर्ट-बीयर का कानून। कानून द्वारा बाध्य मात्रा। बौगुएर-लैंबर्ट-बीयर कानून से मुख्य निष्कर्ष के रूप में ऑप्टिकल घनत्व की योगात्मकता। प्रकाश प्रकीर्णन संकेतक, मीडिया की मैलापन। प्रकाश प्रकीर्णन के प्रकार।
एफ 0 /एफ टी =10 केएल , के-अवशोषण दर। बीयर ने पाया कि अवशोषण सूचकांक प्रकाश-अवशोषित पदार्थ c, k \u003d Xc, x की सांद्रता पर भी निर्भर करता है, दाढ़ अवशोषण सूचकांक है, जिसे परत की मोटाई के पारस्परिक के रूप में व्यक्त किया जाता है जो प्रकाश को 10 बार एक सांद्रता में क्षीण कर देता है। इसमें प्रकाश-अवशोषित पदार्थ का 1 mol / l।
बौगुएर-लैंबर्ट-बीयर कानून को व्यक्त करने वाला अंतिम समीकरण इस तरह दिखता है: F0 / Ft \u003d 10 to the power of Xc1
परत द्वारा प्रेषित चमकदार प्रवाह दाढ़ अवशोषण सूचकांक, परत की मोटाई और प्रकाश-अवशोषित पदार्थ की एकाग्रता के माध्यम से तेजी से कम प्रवाह से संबंधित है। यह माना कानून से इस प्रकार है भौतिक अर्थऑप्टिकल घनत्व की अवधारणा। अभिव्यक्ति Ф0/Фт=10 को घात Xc1 में एकीकृत करके
हमें D \u003d X * s * l, वे मिलते हैं। ऑप्टिकल घनत्वपर्यावरण इसकी प्रकृति पर निर्भर करता है, इसकी मोटाई और प्रकाश-अवशोषित इन-वा की एकाग्रता के समानुपाती होता है। चूंकि बाउगर-लैंबर्ट-बीयर कानून प्रेषित प्रकाश के अंश के माध्यम से अवशोषित प्रकाश के अंश को दर्शाता है, यह परावर्तित और बिखरे हुए प्रकाश को ध्यान में नहीं रखता है। इसके अलावा, बोगर-लैंबर्ट-बीयर कानून को व्यक्त करने वाला परिणामी संबंध केवल सजातीय मीडिया के लिए मान्य है और निकायों की सतह से प्रकाश प्रतिबिंब के नुकसान को ध्यान में नहीं रखता है। कानून से विचलन ऑप्टिकल मीडिया की गैर-योगात्मकता की ओर जाता है।
विकिरण की मात्रा निर्धारित करने के लिए पर्याप्त उपयोग किया जाता है। चौड़ा घेरामात्राएँ, जिन्हें सशर्त रूप से इकाइयों की दो प्रणालियों में विभाजित किया जा सकता है: ऊर्जा और प्रकाश। इस मामले में, ऊर्जा की मात्रा स्पेक्ट्रम के पूरे ऑप्टिकल क्षेत्र से संबंधित विकिरण की विशेषता है, और प्रकाश की मात्रा - से दृश्यमान विकिरण. ऊर्जा की मात्रा संबंधित प्रकाश मात्रा के समानुपाती होती है।
में मुख्य मात्रा ऊर्जा प्रणाली, जो विकिरण की मात्रा का न्याय करना संभव बनाता है विकिरण प्रवाह पीएच.डी, या विकिरण शक्ति, अर्थात। ऊर्जा की मात्रा डब्ल्यू, प्रति यूनिट समय में विकीर्ण, ले जाया या अवशोषित:
Fe मान वाट (W) में व्यक्त किया जाता है। - ऊर्जा इकाई
ज्यादातर मामलों में, वे विकिरण की उपस्थिति की क्वांटम प्रकृति को ध्यान में नहीं रखते हैं और इसे निरंतर मानते हैं।
विकिरण की एक गुणात्मक विशेषता स्पेक्ट्रम पर विकिरण प्रवाह का वितरण है.
एक सतत स्पेक्ट्रम वाले विकिरणों के लिए, अवधारणा पेश की जाती है विकिरण प्रवाह की वर्णक्रमीय घनत्व (j l)- इस खंड की चौड़ाई (चित्र। 2.2) के स्पेक्ट्रम के एक निश्चित संकीर्ण खंड के कारण विकिरण शक्ति का अनुपात। एक संकीर्ण वर्णक्रमीय सीमा के लिए डेलीविकिरण प्रवाह है डी एफ एल।ऑर्डिनेट विकिरण प्रवाह के वर्णक्रमीय घनत्व को दर्शाता है जे एल = डीएफ एल / डीएल,इसलिए, प्रवाह को ग्राफ के एक प्राथमिक खंड के क्षेत्र द्वारा दर्शाया गया है, अर्थात।
यदि उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की सीमा के भीतर है एल 1इससे पहले एल 2, फिर विकिरण प्रवाह का परिमाण
नीचे चमकदार प्रवाह एफ, सामान्य स्थिति में, मानव आँख पर इसके प्रभाव से अनुमानित विकिरण की शक्ति को समझें। चमकदार प्रवाह की इकाई है लुमेन (एलएम). - प्रकाश इकाई
आंख पर प्रकाश प्रवाह की क्रिया इसकी निश्चित प्रतिक्रिया का कारण बनती है। प्रकाश प्रवाह की क्रिया के स्तर के आधार पर, एक या दूसरे प्रकार के प्रकाश-संवेदनशील नेत्र रिसीवर, जिन्हें छड़ या शंकु कहा जाता है, काम करते हैं। कम रोशनी की स्थिति में (उदाहरण के लिए, चंद्रमा की रोशनी में), छड़ के कारण आंख आसपास की वस्तुओं को देखती है। रोशनी के उच्च स्तर पर, दिन के समय दृष्टि तंत्र काम करना शुरू कर देता है, जिसके लिए शंकु जिम्मेदार होते हैं।
इसके अलावा, स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों में अलग-अलग संवेदनशीलता के साथ शंकु को उनके प्रकाश-संवेदनशील पदार्थ के अनुसार तीन समूहों में बांटा गया है। इसलिए, छड़ के विपरीत, वे न केवल प्रकाश प्रवाह पर प्रतिक्रिया करते हैं, बल्कि इसकी वर्णक्रमीय संरचना पर भी प्रतिक्रिया करते हैं।
इस संबंध में कहा जा सकता है प्रकाश क्रिया द्वि-आयामी.
रोशनी के स्तर से जुड़ी आंख की प्रतिक्रिया की मात्रात्मक विशेषता कहलाती है हल्कापन।शंकु के तीन समूहों की प्रतिक्रिया के विभिन्न स्तरों से जुड़ी गुणात्मक विशेषता कहलाती है वार्णिकता.
प्रकाश की तीव्रता (आई)।प्रकाश प्रौद्योगिकी में, यह मान लिया जाता है बुनियादी. इस पसंद का कोई मौलिक आधार नहीं है, लेकिन सुविधा के कारणों के लिए बनाया गया है प्रकाश की तीव्रता दूरी पर निर्भर नहीं करती है।
चमकदार तीव्रता की अवधारणा केवल बिंदु स्रोतों को संदर्भित करती है, अर्थात। उन स्रोतों के लिए जिनके आयाम उनसे रोशनी वाली सतह की दूरी की तुलना में छोटे हैं।
एक निश्चित दिशा में एक बिंदु स्रोत की चमकदार तीव्रता प्रति इकाई ठोस कोण है डब्ल्यूधीरे - धीरे बहना एफइस स्रोत द्वारा दिए गए दिशा में उत्सर्जित:
मैं = एफ / Ω
ऊर्जाचमकदार तीव्रता वाट प्रति स्टेरेडियन में व्यक्त की जाती है ( मंगल/बुध).
प्रति प्रकाशचमकदार तीव्रता की इकाई स्वीकार की जाती है कैन्डेला(सीडी) एक बिंदु स्रोत की चमकदार तीव्रता है जो 1 एलएम के चमकदार प्रवाह का उत्सर्जन करता है, समान रूप से 1 स्टेरेडियन (एसआर) के ठोस कोण के भीतर वितरित किया जाता है।
एक ठोस कोण एक शंक्वाकार सतह और एक बंद स्थान से घिरा अंतरिक्ष का एक हिस्सा है वक्रीय समोच्च, कोने के शीर्ष से नहीं गुजर रहा है (चित्र 2.3)। जब एक शंक्वाकार सतह को संकुचित किया जाता है, तो गोलाकार क्षेत्र का आयाम अनंत रूप से छोटा हो जाता है। इस मामले में ठोस कोण भी अतिसूक्ष्म हो जाता है:
चित्र 2.3 - "ठोस कोण" की अवधारणा की परिभाषा के लिए
रोशनी (ई)।ऊर्जावान रोशनी के तहत ई ईविकिरण के प्रवाह को समझें क्षेत्र इकाईप्रबुद्ध सतह क्यू:
ऊर्जा रोशनी में व्यक्त किया गया है डब्ल्यू / एम 2।
हल्की रोशनी इप्रकाश प्रवाह घनत्व द्वारा व्यक्त किया गया एफसतह पर यह प्रकाशित होता है (चित्र 2.4):
प्रकाश रोशनी की इकाई के लिए लिया जाता है विलासिता, अर्थात। 1 मीटर 2 के क्षेत्र में समान रूप से वितरित 1 एलएम का चमकदार प्रवाह प्राप्त करने वाली सतह की रोशनी।
प्रकाश इंजीनियरिंग में प्रयुक्त अन्य मात्राओं में, महत्वपूर्ण हैं ऊर्जाविकिरण हमया प्रकाश ऊर्जा डब्ल्यू, साथ ही ऊर्जा नहींया प्रकाश एचसंसर्ग।
हम और W के मान भावों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं
क्रमशः, समय में विकिरण प्रवाह और चमकदार प्रवाह में परिवर्तन के कार्य हैं। हम जौल्स या डब्ल्यूएस में मापा जाता है, ए डब्ल्यूएलएम एस में।
नीचे ऊर्जा एच ई या प्रकाश जोखिमसमझना सतह घनत्वविकिरण ऊर्जा हम या प्रकाश ऊर्जा डब्ल्यूक्रमशः प्रबुद्ध सतह पर।
वह है प्रकाश जोखिम एचप्रकाश का उत्पाद है इ, एक समय के लिए विकिरण स्रोत द्वारा निर्मित टीइस विकिरण की क्रिया।
प्रश्न 2. प्रकाशमितीय राशियाँ और उनके मात्रक।
फोटोमेट्री ऑप्टिक्स की एक शाखा है जो प्रसार और पदार्थ के साथ बातचीत की प्रक्रियाओं में ऑप्टिकल विकिरण की ऊर्जा विशेषताओं के मापन से संबंधित है। फोटोमेट्री ऊर्जा मात्राओं का उपयोग करती है जो ऑप्टिकल विकिरण के ऊर्जा मापदंडों की विशेषता है, विकिरण रिसीवर पर इसके प्रभाव की परवाह किए बिना, और प्रकाश की मात्रा का भी उपयोग करती है जो प्रकाश के शारीरिक प्रभावों की विशेषता है और मानव आंख या अन्य रिसीवर पर प्रभाव द्वारा मूल्यांकन किया जाता है।
ऊर्जा मात्राएँ.
ऊर्जा प्रवाहएफई मूल्य है, संख्यात्मक रूप से ऊर्जा के बराबर डब्ल्यूप्रति यूनिट समय में ऊर्जा हस्तांतरण की दिशा के लंबवत खंड से गुजरने वाला विकिरण
एफई = डब्ल्यू/ टी, वाट (मंगल).
ऊर्जा का प्रवाह ऊर्जा की शक्ति के बराबर है।
आसपास के स्थान में एक वास्तविक स्रोत द्वारा विकिरित ऊर्जा इसकी सतह पर वितरित की जाती है।
ऊर्जा चमक(चमक) आरई सभी दिशाओं में प्रति इकाई सतह क्षेत्र में विकिरण शक्ति है:
आरई = एफइ / एस, (मंगल/एम 2),
वे। सतह विकिरण प्रवाह घनत्व है।
प्रकाश की ऊर्जा शक्ति (विकिरण बल) मैंई को प्रकाश के एक बिंदु स्रोत की अवधारणा का उपयोग करके परिभाषित किया गया है - एक ऐसा स्रोत जिसका अवलोकन बिंदु से दूरी की तुलना में आयामों की उपेक्षा की जा सकती है। प्रकाश की ऊर्जा शक्ति मैंई मूल्य, अनुपात के बराबरविकिरण प्रवाह एफई स्रोत से ठोस कोण ω , जिसके भीतर यह विकिरण फैलता है:
मैंई = एफइ / ω , (मंगल/बुध) - वाट प्रति स्टेरेडियन.
एक ठोस कोण किसी शंक्वाकार सतह से घिरे स्थान का एक हिस्सा है। ठोस कोणों के विशेष मामले त्रिकोणीय हैं और बहुफलकीय कोण. ठोस कोण ω क्षेत्र अनुपात द्वारा मापा गया एसगोले का वह भाग शंक्वाकार सतह के शीर्ष पर केन्द्रित है, जो इस ठोस कोण द्वारा गोले की त्रिज्या के वर्ग तक काटा जाता है, अर्थात। ω = एस/आर 2. एक पूरा गोला 4π स्टेरेडियन के बराबर एक ठोस कोण बनाता है, अर्थात ω = 4π आर 2 /आर 2 = 4π बुध.
स्रोत की प्रकाश तीव्रता अक्सर विकिरण की दिशा पर निर्भर करती है। यदि यह विकिरण की दिशा पर निर्भर नहीं करता है, तो ऐसे स्रोत को आइसोट्रोपिक कहा जाता है। एक आइसोट्रोपिक स्रोत के लिए, चमकदार तीव्रता है
मैंई = एफई /4π.
एक विस्तारित स्रोत के मामले में, हम इसकी सतह के एक तत्व की चमकदार तीव्रता के बारे में बात कर सकते हैं डी एस.
ऊर्जा चमक (चमक) परई प्रकाश Δ की ऊर्जा तीव्रता के अनुपात के बराबर मूल्य है मैंई क्षेत्र के लिए radiating सतह के तत्व ∆एसअवलोकन की दिशा के लंबवत विमान पर इस तत्व के प्रक्षेपण:
परई = Δ मैंई / ∆ एस। [(मंगल/(वरिष्ठ चिकित्सक 2)].
ऊर्जा रोशनी (विकिरण) इई सतह की रोशनी की डिग्री को दर्शाता है और प्रबुद्ध सतह की इकाई पर होने वाली सभी दिशाओं से विकिरण प्रवाह के परिमाण के बराबर है ( मंगल/एम 2).
फोटोमेट्री में, व्युत्क्रम वर्ग नियम (केप्लर का नियम) का उपयोग किया जाता है: एक बल के साथ एक बिंदु स्रोत से लंबवत दिशा से एक विमान की रोशनी मैंई दूरी में आरइसके बराबर है:
इई = मैंइ/ आर 2 .
एक कोण से लंबवत से सतह तक ऑप्टिकल विकिरण के बीम का विचलन α रोशनी में कमी की ओर जाता है (लैम्बर्ट का नियम):
इई = मैंई कॉस α /आर 2 .
महत्वपूर्ण भूमिकाविकिरण की ऊर्जा विशेषताओं को मापते समय, इसके पावर प्ले का अस्थायी और वर्णक्रमीय वितरण। यदि ऑप्टिकल विकिरण की अवधि अवलोकन समय से कम है, तो विकिरण को स्पंदित माना जाता है, और यदि यह अधिक लंबा है, तो इसे निरंतर माना जाता है। स्रोत विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं विभिन्न लंबाईलहर की। इसलिए, व्यवहार में, विकिरण स्पेक्ट्रम की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - तरंग दैर्ध्य पैमाने पर विकिरण शक्ति का वितरण λ (या आवृत्तियों)। लगभग सभी स्रोत स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों में अलग-अलग तरीके से विकिर्ण होते हैं।
तरंग दैर्ध्य के एक असीम रूप से छोटे अंतराल के लिए dλकिसी भी फोटोमेट्रिक मात्रा का मान उसके वर्णक्रमीय घनत्व का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व
आरईλ = डीडब्ल्यू/डीएल,
कहाँ पे डीडब्ल्यूतरंग दैर्ध्य सीमा में प्रति इकाई समय प्रति इकाई सतह क्षेत्र से निकलने वाली ऊर्जा है λ इससे पहले λ + dλ.
हल्की मात्रा. ऑप्टिकल माप में, विभिन्न विकिरण रिसीवरों का उपयोग किया जाता है, जिनकी संवेदनशीलता की वर्णक्रमीय विशेषताएँ विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के लिए भिन्न होती हैं। एक ऑप्टिकल विकिरण फोटोडेटेक्टर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता प्रवाह या मोनोक्रोमैटिक विकिरण की ऊर्जा के लिए रिसीवर की प्रतिक्रिया के स्तर को चिह्नित करने वाले मूल्य का अनुपात है जो इस प्रतिक्रिया का कारण बनता है। पूर्ण वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के बीच भेद, नामित इकाइयों में व्यक्त (उदाहरण के लिए, लेकिन/मंगलअगर रिसीवर प्रतिक्रिया में मापा जाता है लेकिन), और आयाम रहित सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता किसी दिए गए विकिरण तरंग दैर्ध्य पर वर्णक्रमीय संवेदनशीलता का अनुपात है अधिकतम मूल्यवर्णक्रमीय संवेदनशीलता या एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर वर्णक्रमीय संवेदनशीलता।
एक फोटोडेटेक्टर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता केवल इसके गुणों पर निर्भर करती है; यह अलग-अलग रिसीवरों के लिए अलग-अलग होती है। सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता मनुष्य की आंख वी(λ ) चित्र में दिखाया गया है। 5.3।
आंख तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होती है λ =555 एनएम. समारोह वी(λ ) इसके लिए तरंग दैर्ध्य को एकता के बराबर लिया जाता है।
समान ऊर्जा प्रवाह के साथ, अन्य तरंग दैर्ध्य के लिए नेत्रहीन अनुमानित प्रकाश तीव्रता कम होती है। इन तरंग दैर्ध्य के लिए मानव आँख की सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता होती है एक से कम. उदाहरण के लिए, फ़ंक्शन के मान का अर्थ है कि किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के प्रकाश में प्रकाश की तुलना में 2 गुना अधिक ऊर्जा प्रवाह घनत्व होना चाहिए, ताकि दृश्य संवेदनाएं समान हों।
मानव आंखों की सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता को ध्यान में रखते हुए प्रकाश मात्रा की प्रणाली पेश की जाती है। इसलिए, प्रकाश माप, व्यक्तिपरक होने के नाते, उद्देश्य, ऊर्जा वाले से भिन्न होते हैं, और प्रकाश इकाइयाँ उनके लिए पेश की जाती हैं, जिनका उपयोग केवल दृश्य प्रकाश के लिए किया जाता है। एसआई प्रणाली में प्रकाश की मूल इकाई चमकदार तीव्रता है - कैन्डेला (सीडी), जो 5.4 10 14 की आवृत्ति के साथ मोनोक्रोमैटिक विकिरण उत्सर्जित करने वाले स्रोत की दी गई दिशा में प्रकाश की तीव्रता के बराबर है हर्ट्ज, जिसकी ऊर्जा तीव्रता इस दिशा में 1/683 W/sr है। अन्य सभी प्रकाश मात्राएँ कैंडेला के संदर्भ में व्यक्त की जाती हैं।
प्रकाश इकाइयों की परिभाषा ऊर्जा इकाइयों के समान है। प्रकाश मात्रा को मापने के लिए, विशेष तकनीकों और उपकरणों का उपयोग किया जाता है - फोटोमीटर।
धीरे - धीरे बहना . चमकदार प्रवाह की इकाई है लुमेन (एलएम). यह 1 की शक्ति के साथ एक आइसोट्रोपिक प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित चमकदार प्रवाह के बराबर है सीडीएक स्टेरेडियन के एक ठोस कोण के भीतर (ठोस कोण के अंदर समान विकिरण क्षेत्र के साथ):
1 एलएम = 1 सीडी·एक बुध.
अनुभवयह पाया गया कि तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण द्वारा गठित 1 एलएम का चमकदार प्रवाह λ = 555एनएम 0.00146 के ऊर्जा प्रवाह के अनुरूप है मंगल. 1 में चमकदार प्रवाह एलएम, एक अलग तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण द्वारा निर्मित λ , ऊर्जा प्रवाह से मेल खाती है
एफई = 0.00146/ वी(λ ), मंगल,
वे। एक एलएम = 0,00146 मंगल.
रोशनी इ- चमकदार प्रवाह के अनुपात से घाव का मूल्य एफसतह पर घटना, क्षेत्र के लिए एसयह सतह:
इ = एफ/एस, विलासिता (ठीक है).
1 ठीक है- सतह रोशनी, प्रति 1 एम 2 जो चमकदार प्रवाह 1 में पड़ता है एलएम (1ठीक है = 1 एलएम/एम 2). रोशनी के मापन के लिए, उपकरणों का उपयोग किया जाता है जो सभी दिशाओं से ऑप्टिकल विकिरण के प्रवाह को मापते हैं - लक्समीटर।
चमक आरकिसी दिशा में चमकदार सतह का सी (चमक) φ चमकदार तीव्रता के अनुपात के बराबर मात्रा है मैंइस दिशा में चौक तक एसएक लंबवत विमान पर एक चमकदार सतह का प्रक्षेपण यह दिशा:
आरसी = मैं/(एसक्योंकि φ ), (सीडी/एम 2).
सामान्य तौर पर, प्रकाश स्रोतों की चमक अलग होती है अलग-अलग दिशाएँ. स्रोत जिनकी चमक सभी दिशाओं में समान है, उन्हें लैम्बर्टियन या कोसाइन कहा जाता है, क्योंकि ऐसे स्रोत की सतह के एक तत्व द्वारा उत्सर्जित चमकदार प्रवाह cosφ के समानुपाती होता है। केवल बिल्कुल काला शरीर ही इस स्थिति को कड़ाई से संतुष्ट करता है।
सीमित देखने के कोण वाला कोई भी फोटोमीटर अनिवार्य रूप से एक ल्यूमिनेंस मीटर है। स्पेक्ट्रल और स्थानिक वितरणचमक और रोशनी आपको एकीकरण द्वारा अन्य सभी फोटोमेट्रिक मात्राओं की गणना करने की अनुमति देती है।
1. भौतिक अर्थ क्या है पूर्ण संकेतक
माध्यम का अपवर्तन?
2. क्या है सापेक्ष संकेतकअपवर्तन?
3. किस स्थिति में मनाया जाता है कुल प्रतिबिंब?
4. लाइट गाइड के संचालन का सिद्धांत क्या है?
5. फर्मेट का सिद्धांत क्या है?
6. प्रकाशमिति में ऊर्जा और प्रकाश की मात्रा में क्या अंतर है?
