Mga Kahulugan mga dami ng photometric ng light series at ang mathematical na relasyon sa pagitan ng mga ito ay katulad ng katumbas na dami at relasyon ng energy series. Kaya liwanag na daloy, ang pagpapalaganap sa loob ng solidong anggulo ay katumbas ng . yunit ng pagsukat luminous flux (lumen). Para sa monochromatic light ugnayan sa pagitan ng enerhiya at dami ng liwanag ibinigay ng mga formula:
kung saan ay tinatawag na isang pare-pareho ang mekanikal na katumbas ng liwanag.
Ang luminous flux na bumabagsak sa pagitan ng mga wavelength mula sa l dati,
, (30.8)
saan j ay ang distribution function ng enerhiya sa mga wavelength (tingnan ang Fig. 30.1). Pagkatapos ay ang kabuuang luminous flux na dinadala ng lahat spectrum waves,
. (30.9)
pag-iilaw
Ang maningning na pagkilos ng bagay ay maaari ding magmula sa mga katawan na hindi kumikinang, ngunit sumasalamin o nakakalat sa liwanag na bumabagsak sa kanila. Sa ganitong mga kaso, mahalagang malaman kung anong light flux ang bumabagsak sa isang partikular na lugar ng ibabaw ng katawan. Para dito nagsisilbi ito pisikal na bilang, tinatawag na pag-iilaw
. (30.10)
pag-iilaw numerical na katumbas ng ratio ng kabuuang luminous flux na insidente sa surface element sa lugar ng elementong ito (tingnan ang Fig. 30.4). Para sa pantay na liwanag na output
Yunit ng pag-iilaw 
(lux). Suite katumbas ng pag-iilaw ng isang ibabaw na may lawak na 1 m 2 kapag ang isang makinang na flux na 1 lm ay bumagsak dito. Ang pag-iilaw ng enerhiya ay tinukoy nang katulad
Yunit ng pag-iilaw ng enerhiya.
Liwanag
Para sa maraming kalkulasyon ng pag-iilaw, maaaring ituring ang ilang source bilang point source. Gayunpaman, sa karamihan ng mga kaso, ang mga pinagmumulan ng liwanag ay inilalagay nang malapit upang makilala ang kanilang hugis, sa madaling salita, ang mga angular na sukat ng pinagmulan ay nasa loob ng kakayahan ng mata o optical na instrumento na makilala ang isang pinahabang bagay mula sa isang punto. Para sa mga naturang mapagkukunan, ipinakilala ang isang pisikal na dami na tinatawag na liwanag. Ang konsepto ng liwanag ay hindi naaangkop sa mga pinagmumulan na ang mga angular na dimensyon ay mas mababa kaysa sa resolution ng mata o isang optical na instrumento (halimbawa, sa mga bituin). Ang liwanag ay nagpapakilala sa radiation ng isang makinang na ibabaw sa isang tiyak na direksyon. Ang pinagmulan ay maaaring kumikinang gamit ang sarili nitong o masasalamin na liwanag.
Isa-isahin natin ang isang light flux na kumakalat sa isang tiyak na direksyon sa isang solidong anggulo mula sa isang seksyon ng isang makinang na ibabaw. Ang axis ng beam ay bumubuo ng isang anggulo na may normal sa ibabaw (tingnan ang Fig. 30.5).
Projection ng isang seksyon ng isang makinang na ibabaw papunta sa isang site na patayo sa napiling direksyon,
(30.14)
tinawag nakikitang ibabaw elemento ng source site (tingnan ang Figure 30.6).
Ang halaga ng luminous flux ay depende sa lugar ng nakikitang ibabaw, sa anggulo at sa solid na anggulo:
Ang proportionality factor ay tinatawag na brightness, Depende ito sa optical properties radiating surface at maaaring iba para sa iba't ibang direksyon. Mula sa (30.5) liwanag
. (30.16)
kaya, ningning ay tinutukoy ng maliwanag na pagkilos ng bagay na ibinubuga sa isang tiyak na direksyon ng isang yunit ng nakikitang ibabaw sa bawat yunit ng solidong anggulo. O sa madaling salita: ang liwanag sa isang tiyak na direksyon ay katumbas ng bilang sa intensity ng liwanag na nilikha ng isang unit area ng nakikitang ibabaw ng pinagmulan.
AT pangkalahatang kaso ang liwanag ay depende sa direksyon, ngunit may mga ilaw na pinagmumulan kung saan ang liwanag ay hindi nakasalalay sa direksyon. Ang ganitong mga mapagkukunan ay tinatawag na Lambertian o cosine, dahil ang batas ni Lambert ay may bisa para sa kanila: ang intensity ng liwanag sa isang tiyak na direksyon ay proporsyonal sa cosine ng anggulo sa pagitan ng normal sa pinagmulang ibabaw at sa direksyong ito:
kung saan ang intensity ng liwanag sa direksyon ng normal sa ibabaw, ay ang anggulo sa pagitan ng normal sa ibabaw at ang napiling direksyon. Upang matiyak ang parehong liwanag sa lahat ng direksyon, ang mga teknikal na lamp ay nilagyan ng mga shell ng gatas na salamin. Kabilang sa mga pinagmumulan ng Lambertian na naglalabas ng diffused light ang ibabaw na pinahiran ng magnesium oxide, unglazed porcelain, drawing paper, at bagong bagsak na snow.
Yunit ng liwanag 
(nit). Narito ang mga halaga ng liwanag ng ilang pinagmumulan ng liwanag:
Buwan - 2.5 knt,
fluorescent lamp - 7 knt,
filament ng bombilya - 5 Mnt,
ang ibabaw ng Araw ay 1.5 Gnt.
Ang pinakamababang liwanag na nakikita ng mata ng tao ay humigit-kumulang 1 micronth, at ang ningning na lampas sa 100 knt ay nagdudulot ng pananakit sa mata at maaaring makapinsala sa paningin. Ang liwanag ng isang sheet ng puting papel kapag nagbabasa at nagsusulat ay dapat na hindi bababa sa 10 nits.
Ang liwanag ng enerhiya ay tinukoy nang katulad
. (30.18)
Yunit ng pagsukat ng ningning.
Liwanag
Isaalang-alang natin ang isang liwanag na pinagmumulan ng mga may hangganang sukat (nagniningning na may sarili nitong o nakaaninag na liwanag). ningning tinatawag ang pinagmulan kapal ng ibabaw luminous flux na ibinubuga ng isang ibabaw sa lahat ng direksyon sa loob ng solidong anggulo. Kung ang isang elemento sa ibabaw ay naglalabas ng maliwanag na pagkilos ng bagay, kung gayon
Para sa pare-parehong ningning, maaari tayong sumulat:
Yunit ng ningning.
Ang liwanag ng enerhiya ay tinukoy nang katulad
Yunit ng liwanag ng enerhiya.
Mga batas ng pag-iilaw
Ang mga sukat ng photometric ay batay sa dalawang batas ng pag-iilaw.
1. Ang pag-iilaw ng isang ibabaw sa pamamagitan ng isang puntong pinagmumulan ng liwanag ay nag-iiba sa kabaligtaran na proporsyon sa parisukat ng distansya ng pinanggalingan mula sa iluminado na ibabaw. Isaalang-alang ang isang point source (tingnan ang Figure 30.7) na naglalabas ng liwanag sa lahat ng direksyon. Ilarawan natin sa paligid ng source concentric sphere na may source na may radii at . Malinaw, ang maliwanag na pagkilos ng bagay sa pamamagitan ng mga lugar sa ibabaw at pareho, dahil ito ay kumakalat sa isang solidong anggulo. Pagkatapos ay ang pag-iilaw ng mga lugar at magiging, ayon sa pagkakabanggit, at . Pagpapahayag ng mga elemento mga spherical na ibabaw sa pamamagitan ng solid angle , nakukuha natin ang:
. (30.22)
2. Ang pag-iilaw na nilikha sa isang elementarya na seksyon ng ibabaw sa pamamagitan ng isang light flux na insidente dito sa isang tiyak na anggulo ay proporsyonal sa cosine ng anggulo sa pagitan ng direksyon ng mga sinag at ang normal sa ibabaw. Isaalang-alang natin ang isang parallel beam ng ray (tingnan ang Fig. 29.8) na bumabagsak sa mga lugar ng mga ibabaw at . Ang mga sinag ay insidente sa ibabaw kasama ang normal, at sa ibabaw sa isang anggulo sa normal. Ang parehong light flux ay dumadaan sa parehong mga seksyon. Ang pag-iilaw ng una at pangalawang seksyon ay, ayon sa pagkakabanggit, at 
. Ngunit, samakatuwid,
Ang pagsasama-sama ng dalawang batas na ito, maaari nating bumalangkas pangunahing batas ng pag-iilaw: ang pag-iilaw ng isang ibabaw sa pamamagitan ng isang point source ay direktang proporsyonal sa maliwanag na intensity ng pinagmulan, ang cosine ng anggulo ng saklaw ng mga sinag, at inversely proportional sa parisukat ng distansya mula sa pinagmulan hanggang sa ibabaw
. (30.24)
Ang mga kalkulasyon gamit ang formula na ito ay nagbibigay ng isang medyo tumpak na resulta kung ang mga linear na sukat ng pinagmulan ay hindi lalampas sa 1/10 ng distansya sa iluminado na ibabaw. Kung ang pinagmulan ay isang disk na may diameter na 50 cm, pagkatapos ay sa isang punto sa normal hanggang sa gitna ng disk kamag-anak na pagkakamali sa mga kalkulasyon para sa layo na 50 cm umabot ito sa 25%, para sa layo na 2 m hindi ito lalampas sa 1.5%, at para sa layo na 5 m bumababa ito sa 0.25%.
Kung mayroong maraming mga mapagkukunan, kung gayon ang nagresultang pag-iilaw ay katumbas ng kabuuan ng mga pag-iilaw na nilikha ng bawat indibidwal na mapagkukunan. Kung ang pinagmulan ay hindi maituturing na isang puntong pinagmulan, ang ibabaw nito ay nahahati sa elementarya na mga seksyon at, nang matukoy ang pag-iilaw na nilikha ng bawat isa sa kanila, ayon sa batas 
, pagkatapos ay isama sa buong ibabaw ng pinagmulan.
May mga pamantayan sa pag-iilaw para sa mga lugar ng trabaho at lugar. Sa mga mesa mga silid-aralan Ang pag-iilaw ay dapat na hindi bababa sa 150 lux, para sa pagbabasa ng mga libro kailangan mo ng pag-iilaw, at para sa pagguhit - 200 lux. Para sa mga koridor, ang pag-iilaw ay itinuturing na sapat, para sa mga kalye -.
Ang pinakamahalagang mapagkukunan ng liwanag para sa lahat ng buhay sa Earth - ang Araw ay lumilikha sa itaas na hangganan pag-iilaw ng enerhiya sa kapaligiran, na tinatawag na solar constant - at pag-iilaw ng 137 klx. Ang pag-iilaw ng enerhiya na nilikha sa ibabaw ng Earth sa pamamagitan ng direktang mga sinag sa tag-araw ay dalawang beses na mas mababa. Ang liwanag na nilikha ng direktang sikat ng araw sa tanghali sa gitnang latitude ng lugar ay 100 klx. Ang pagbabago ng mga panahon sa Earth ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbabago sa anggulo ng saklaw ng sinag ng araw sa ibabaw nito. Sa hilagang hemisphere, ang pinakamalaking anggulo ng saklaw ng mga sinag sa ibabaw ng Earth ay sa taglamig, at ang pinakamaliit - sa tag-araw. Naka-on ang pag-iilaw bukas na espasyo na may maulap na kalangitan ay 1000 lux. Pag-iilaw sa isang maliwanag na silid malapit sa bintana - 100 lux. Para sa paghahambing, ipinakita namin ang pag-iilaw mula sa kabilugan ng buwan- 0.2 lux at mula sa kalangitan sa gabi sa isang gabing walang buwan - 0.3 mlk. Ang distansya mula sa Araw hanggang sa Earth ay 150 milyong kilometro, ngunit dahil sa ang katunayan na ang puwersa sikat ng araw katumbas, ang pag-iilaw na nilikha ng Araw sa ibabaw ng Earth ay napakahusay.
Para sa mga pinagmumulan na ang intensity ng liwanag ay nakadepende sa direksyon, minsan gamitin average na spherical luminous intensity, nasaan ang kabuuang luminous flux ng lamp. Lumen ratio electric lamp sa kapangyarihan ng kuryente nito ay tinatawag liwanag na output lamp: . Halimbawa, ang isang 100 W na incandescent lamp ay may average na spherical luminous intensity na humigit-kumulang 100 cd. Ang kabuuang luminous flux ng naturang lampara ay 4 × 3.14 × 100 cd = 1260 lm, at ang makinang na kahusayan ay 12.6 lm / W. Ang makinang na kahusayan ng mga fluorescent lamp ay maraming beses na mas malaki kaysa sa mga maliwanag na lampara, at umabot sa 80 lm / W. Bilang karagdagan, ang buhay ng serbisyo ng mga fluorescent lamp ay lumampas sa 10 libong oras, habang para sa mga incandescent lamp ay mas mababa sa 1000 na oras.
Sa paglipas ng milyun-milyong taon ng ebolusyon mata ng tao inangkop sa sikat ng araw, at samakatuwid ito ay kanais-nais na ang parang multo na komposisyon ng liwanag ng lampara ay mas malapit hangga't maaari sa parang multo na komposisyon ng sikat ng araw. Ang pangangailangang ito ay pinakamahusay na natutugunan ng mga fluorescent lamp. Iyon ang dahilan kung bakit sila ay tinatawag ding fluorescent lamp. Ang liwanag ng filament ng isang bumbilya ay nagdudulot ng sakit sa mata. Upang maiwasan ito, ginagamit ang mga milky glass shade at lampshades.
Sa lahat ng kanilang mga pakinabang, ang mga fluorescent lamp ay mayroon ding ilang mga kawalan: ang pagiging kumplikado ng switching circuit, ang pulsation ng light flux (na may dalas na 100 Hz), ang imposibilidad na magsimula sa malamig (dahil sa mercury condensation), ang buzz ng throttle (dahil sa magnetostriction), environmental hazard (mercury mula sa isang sirang lamp poisons kapaligiran).
Upang ang spectral na komposisyon ng radiation ng isang maliwanag na maliwanag na lampara ay maging katulad ng sa Araw, kakailanganing painitin ang filament nito sa temperatura ng ibabaw ng Araw, ibig sabihin, hanggang sa 6200 K. Ngunit ang tungsten , ang pinaka-matigas ang ulo ng mga metal, natutunaw na sa 3660 K.
Ang isang temperatura na malapit sa solar surface ay naabot sa isang arc discharge sa mercury vapor o sa xenon sa presyon na humigit-kumulang 15 atm. Ang liwanag na intensity ng isang arc lamp ay maaaring dalhin ng hanggang sa 10 Mcd. Ang ganitong mga lamp ay ginagamit sa mga projector ng pelikula at mga spotlight. Ang mga lamp na puno ng singaw ng sodium ay nakikilala sa pamamagitan ng katotohanan na sa kanila ang isang makabuluhang bahagi ng radiation (tungkol sa isang ikatlo) ay puro sa nakikitang rehiyon ng spectrum (dalawang matinding dilaw na linya sa 589.0 nm at 589.6 nm). Bagaman ang paglabas ng mga sodium lamp ay ibang-iba mula sa karaniwang sikat ng araw para sa mata ng tao, ginagamit ang mga ito upang maipaliwanag ang mga motorway, dahil ang kanilang kalamangan ay isang mataas na makinang na kahusayan, hanggang sa 140 lm / W.
Mga Photometer
Tinatawag ang mga device na idinisenyo upang sukatin ang intensity ng liwanag o light flux mula sa iba't ibang pinagmulan mga photometer. Ayon sa prinsipyo ng pagpaparehistro, ang mga photometer ay may dalawang uri: subjective (visual) at layunin.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang subjective photometer ay batay sa kakayahan ng mata na ayusin ang parehong pag-iilaw (mas tiyak, liwanag) ng dalawang katabing mga patlang na may sapat na mataas na katumpakan, sa kondisyon na sila ay naiilaw sa liwanag ng parehong kulay.
Ang mga photometer para sa paghahambing ng dalawang pinagmumulan ay idinisenyo upang ang papel ng mata ay mababawasan sa pagtatatag ng parehong pag-iilaw ng dalawang magkatabing mga patlang na iluminado ng mga pinagkukumpara na pinagkukunan (tingnan ang Fig. 30.9). Sinusuri ng mata ng nagmamasid ang isang puting trihedral prism na naka-install sa gitna ng isang itim na tubo sa loob. Ang prisma ay iluminado ng at pinagmumulan. Sa pamamagitan ng pagbabago ng mga distansya at mula sa mga pinagmumulan hanggang sa prisma, posible na ipantay ang pag-iilaw ng mga ibabaw at . Pagkatapos , saan at ang mga intensity ng liwanag, ayon sa pagkakabanggit, ng mga pinagmumulan at . Kung ang maliwanag na intensity ng isa sa mga pinagmumulan ay kilala (reference source), kung gayon ang maliwanag na intensity ng iba pang pinagmulan sa napiling direksyon ay maaaring matukoy. Sa pamamagitan ng pagsukat ng ningning na intensity ng source sa iba't ibang direksyon, nakita nila ang kabuuang luminous flux, illumination, atbp. Ang reference source ay isang maliwanag na maliwanag na lampara, ang maliwanag na intensity nito ay kilala.
Ang imposibilidad ng pagbabago ng ratio ng mga distansya sa loob ng isang napakalawak na hanay ay pinipilit ang paggamit ng iba pang mga paraan ng pagpapahina ng daloy, tulad ng liwanag na pagsipsip ng isang filter ng variable na kapal - isang wedge (tingnan ang Fig. 30.10).
Isa sa mga varieties visual na pamamaraan Ang photometry ay isang paraan ng blanking batay sa paggamit ng pare-parehong threshold sensitivity ng mata para sa bawat indibidwal na nagmamasid. Ang threshold sensitivity ng mata ay ang pinakamababang liwanag (mga 1 micron) kung saan nagre-react ang mata ng tao. Dahil dati nang natukoy ang sensitivity threshold ng mata, sa ilang paraan (halimbawa, na may naka-calibrate na absorbing wedge), ang liwanag ng pinagmumulan sa ilalim ng pag-aaral ay nababawasan sa sensitivity threshold. Ang pag-alam kung gaano karaming beses ang liwanag ay humina, posibleng matukoy ang ganap na liwanag ng pinagmulan nang walang reference na pinagmulan. Ang pamamaraang ito ay lubhang sensitibo.
Ang direktang pagsukat ng kabuuang luminous flux ng source ay isinasagawa sa integral photometers, halimbawa, sa isang spherical photometer (tingnan ang Fig. 30.11). Ang pinagmumulan sa ilalim ng pag-aaral ay sinuspinde sa panloob na lukab ng globo, na pinaputi sa loob na may matte na ibabaw. Bilang resulta ng maraming pagmuni-muni ng liwanag sa loob ng globo, nalilikha ang pag-iilaw, na tinutukoy ng average na maliwanag na intensity ng pinagmulan. Ang pag-iilaw ng butas, na protektado mula sa direktang mga sinag ng screen, ay proporsyonal sa maliwanag na pagkilos ng bagay: , kung saan ang pare-pareho ng aparato, depende sa laki at kulay nito. Ang butas ay natatakpan ng gatas na salamin. Ang liwanag ng baso ng gatas ay proporsyonal din sa liwanag na output. Ito ay sinusukat sa pamamagitan ng photometer na inilarawan sa itaas o sa pamamagitan ng ibang paraan. Sa teknolohiya, ang mga awtomatikong spherical photometer na may mga photocell ay ginagamit, halimbawa, upang kontrolin ang mga maliwanag na lampara sa conveyor ng isang planta ng electric lamp.
Mga Paraan ng Layunin Ang photometry ay nahahati sa photographic at electrical. Ang mga pamamaraan ng photographic ay batay sa katotohanan na ang pag-blackening ng photosensitive layer sa isang malawak na hanay ay proporsyonal sa density ng light energy na nahulog sa layer sa panahon ng pag-iilaw nito, ibig sabihin, exposure (tingnan ang Talahanayan 30.1). Tinutukoy ng pamamaraang ito ang relatibong intensity ng dalawang malapit na pagitan parang multo na mga linya sa isang spectrum o ihambing ang mga intensity ng parehong linya sa dalawang katabi (kinuha sa parehong photographic plate) spectra sa pamamagitan ng pag-blackening sa ilang mga seksyon ng photographic plate.
Ang mga visual at photographic na pamamaraan ay unti-unting pinapalitan ng mga elektrikal. Ang bentahe ng huli ay nagsasagawa lamang sila ng awtomatikong pagpaparehistro at pagproseso ng mga resulta, hanggang sa paggamit ng isang computer. Ginagawang posible ng mga electric photometer na sukatin ang intensity ng radiation na lampas sa nakikitang spectrum.
KABANATA 31
31.1. Mga katangian thermal radiation
Ang mga katawan na pinainit sa sapat na mataas na temperatura ay kumikinang. Ang glow ng mga katawan dahil sa pag-init ay tinatawag thermal (temperatura) radiation. Ang thermal radiation, bilang ang pinakakaraniwan sa kalikasan, ay nangyayari dahil sa enerhiya thermal motion mga atomo at molekula ng isang sangkap (ibig sabihin, dahil sa panloob na enerhiya) at katangian ng lahat ng mga katawan sa mga temperatura sa itaas 0 K. Ang thermal radiation ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tuloy-tuloy na spectrum, ang posisyon ng pinakamataas na depende sa temperatura. Sa mataas na temperatura, maikli (nakikita at ultraviolet) mga electromagnetic wave, sa mababa - nakararami ang haba (infrared).
Ang quantitative na katangian ng thermal radiation ay parang multo density ng liwanag ng enerhiya (radiance) ng isang katawan- kapangyarihan ng radiation bawat yunit na lugar ng ibabaw ng katawan sa saklaw ng dalas ng lapad ng yunit:
Rv,T =, (31.1)
nasaan ang enerhiya electromagnetic radiation ibinubuga sa bawat yunit ng oras (radiation power) sa bawat yunit ng surface area ng katawan sa frequency range v dati v+dv.
Yunit parang multo density liwanag ng enerhiya Rv,T- joule bawat metro kuwadrado (J / m 2).
Ang nakasulat na formula ay maaaring kinakatawan bilang isang function ng wavelength:
=Rv,Tdv= R λ ,T dλ. (31.2)
Bilang c = λvυ, pagkatapos dλ/ dv = - c/v 2 = - λ 2 /kasama,
kung saan ang minus sign ay nagpapahiwatig na habang ang isa sa mga halaga ay tumataas ( λ o v) bumababa ang ibang halaga. Samakatuwid, sa mga sumusunod, ang minus sign ay aalisin.
kaya,
R υ,T =Rλ,T . (31.3)
Gamit ang formula (31.3), maaari kang pumunta sa Rv,T sa Rλ,T at vice versa.
Alam ang parang multo na density ng liwanag ng enerhiya, maaari nating kalkulahin integral na liwanag ng enerhiya(integral emissivity), pagsusuma sa lahat ng frequency:
R T = . (31.4)
Ang kakayahan ng mga katawan na sumipsip ng insidente ng radiation sa kanila ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagsipsip
At v,T =(31.5)
na nagpapakita kung anong bahagi ng enerhiya ang dinala sa bawat yunit ng oras bawat yunit na lugar ng ibabaw ng katawan ng mga electromagnetic wave na nangyari dito na may mga frequency mula sa v dati v+dv ay hinihigop ng katawan.
Ang spectral absorbance ay isang walang sukat na dami. Dami Rv,T at Isang v,T depende sa likas na katangian ng katawan, ang thermodynamic na temperatura nito, at sa parehong oras ay naiiba para sa mga radiation na may iba't ibang mga frequency. Samakatuwid, ang mga halagang ito ay inuri bilang T at v(o sa halip, sa medyo makitid na hanay ng dalas mula sa v dati v+dv).
Ang isang katawan na may kakayahang ganap na sumisipsip sa anumang temperatura ang lahat ng radiation ng anumang dalas na insidente dito ay tinatawag itim. Samakatuwid, ang spectral absorbance ng isang itim na katawan para sa lahat ng mga frequency at temperatura ay magkaparehong katumbas ng pagkakaisa ( A h v, T = isa). Walang ganap na itim na katawan sa kalikasan, gayunpaman, ang mga katawan tulad ng soot, platinum black, black velvet at ilang iba pa ay malapit sa kanila sa isang tiyak na hanay ng frequency sa kanilang mga katangian.
perpektong modelo ang itim na katawan ay isang saradong lukab na may maliit na butas, ang panloob na ibabaw nito ay itim (Larawan 31.1). Isang sinag ng liwanag na pumasok sa loob ng Fig.31.1.
ang nasabing lukab ay nakakaranas ng maraming pagmuni-muni mula sa mga dingding, bilang isang resulta kung saan ang intensity ng ibinubuga na radiation ay lumalabas na praktikal sero. Ipinapakita ng karanasan na kapag ang laki ng butas ay mas mababa sa 0.1 ng diameter ng cavity, ang radiation ng insidente ng lahat ng mga frequency ay ganap na hinihigop. Sa gayon bukas na mga bintana ang mga bahay mula sa gilid ng kalye ay lumilitaw na itim, bagaman sa loob ng mga silid ay medyo magaan dahil sa repleksyon ng liwanag mula sa mga dingding.
Kasama ang konsepto ng isang itim na katawan, ang konsepto ay ginamit kulay abong katawan- isang katawan na may kakayahang sumisipsip mas mababa sa isa, ngunit pareho para sa lahat ng mga frequency at nakasalalay lamang sa temperatura, materyal at estado ng ibabaw ng katawan. Kaya, para sa kulay abong katawan A na may v,T< 1.
Batas ni Kirchhoff
Batas ni Kirchhoff: ang ratio ng spectral density ng liwanag ng enerhiya sa spectral absorbance ay hindi nakasalalay sa likas na katangian ng katawan; ito ay isang unibersal na function ng dalas (haba ng daluyong) at temperatura para sa lahat ng mga katawan:
= rv,T(31.6)
Para sa itim na katawan A hv, T=1, kaya sumusunod ito sa batas ni Kirchhoff na Rv,T para sa isang itim na katawan ay rv,T. Kaya, ang unibersal na Kirchhoff function rv,T ay walang iba kundi ang parang multo na density ng liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan. Samakatuwid, ayon sa batas ni Kirchhoff, para sa lahat ng mga katawan ang ratio ng spectral density ng liwanag ng enerhiya sa spectral absorptivity ay katumbas ng spectral density ng liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan sa parehong temperatura at dalas.
Sumusunod ito mula sa batas ni Kirchhoff na ang spectral density ng liwanag ng enerhiya ng anumang katawan sa anumang rehiyon ng spectrum ay palaging mas mababa kaysa sa spectral density ng liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan (para sa parehong mga halaga T at v), bilang Isang v,T < 1, и поэтому Rv,T < r v υ,T. Bilang karagdagan, mula sa (31.6) sumusunod na kung ang katawan sa isang naibigay na temperatura T ay hindi sumisipsip ng mga electromagnetic wave sa saklaw ng dalas mula sa v, dati v+dv, pagkatapos ito ay ang mga ito sa hanay ng dalas na ito sa isang temperatura T at hindi nagniningning, dahil Isang v,T=0, Rv,T=0
Gamit ang Kirchhoff law, ang expression para sa integral energy luminosity ng isang black body (31.4) ay maaaring isulat bilang
R T = .(31.7)
Para sa kulay abong katawan R kasama si T = A T = A T R e, (31.8)
saan R e= -energy luminosity ng itim na katawan.
Ang batas ni Kirchhoff ay naglalarawan lamang ng thermal radiation, na napaka katangian nito na maaari itong magsilbi bilang isang maaasahang pamantayan para sa pagtukoy sa likas na katangian ng radiation. Ang radiation na hindi sumusunod sa batas ni Kirchhoff ay hindi thermal.
Para sa mga praktikal na layunin, sumusunod sa batas ni Kirchhoff na ang mga katawan na may madilim at magaspang na ibabaw ay may absorption coefficient na malapit sa 1. Para sa kadahilanang ito, mas gusto ang madilim na damit sa taglamig, at magaan sa tag-araw. Ngunit ang mga katawan na may koepisyent ng pagsipsip na malapit sa pagkakaisa ay mayroon ding katumbas na mas mataas na ningning ng enerhiya. Kung kukuha ka ng dalawang magkatulad na sisidlan, ang isa ay may madilim, magaspang na ibabaw, at ang mga dingding ng isa ay magaan at makintab, at ibuhos ang parehong dami ng tubig na kumukulo sa kanila, kung gayon ang unang sisidlan ay lalamig nang mas mabilis.
31.3. Mga batas ng Stefan-Boltzmann at mga displacement ng Wien
Sinusunod nito mula sa batas ni Kirchhoff na ang spectral density ng liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan ay isang unibersal na function, kaya ang paghahanap ng tahasang pagdepende nito sa dalas at temperatura ay mahalagang gawain mga teorya ng thermal radiation.
Stefan, sinusuri ang pang-eksperimentong data, at Boltzmann, nag-aaplay thermodynamic na pamamaraan, nalutas ang problemang ito nang bahagya lamang sa pamamagitan ng pagtatatag ng pagtitiwala sa liwanag ng enerhiya R e mula sa temperatura. Ayon kay Batas Stefan-Boltzmann,
R e \u003d σ T 4, (31.9)
ibig sabihin, ang liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan ay proporsyonal sa quarters ng kapangyarihan ng thermodynamic temperature nito; σ
- Stefan-Boltzmann pare-pareho: ang pang-eksperimentong halaga nito ay 5.67×10 -8 W/(m 2 ×K 4).
Stefan - batas ni Boltzmann, na tumutukoy sa pagtitiwala R e sa temperatura, ay hindi nagbibigay ng sagot tungkol sa parang multo na komposisyon ng radiation ng itim na katawan. Mula sa mga eksperimentong kurba ng pagtitiwala ng function rλ,T mula sa wavelength λ (r λ,T =´ ´ r ν,T) sa iba't ibang temperatura(Fig.30.2) Fig.31.2.
ito ay sumusunod na ang pamamahagi ng enerhiya sa spectrum ng isang itim na katawan ay hindi pantay. Ang lahat ng mga kurba ay may binibigkas na maximum, na lumilipat patungo sa mas maikling mga wavelength habang tumataas ang temperatura. Lugar na napapalibutan ng dependency curve rλ,T mula sa λ at ang abscissa axis, ay proporsyonal sa liwanag ng enerhiya R e itim na katawan at, samakatuwid, ayon sa batas ng Stefan-Boltzmann, ang mga quarter ng antas ng temperatura.
Si V. Vin, na umaasa sa mga batas ng thermo- at electrodynamics, ay itinatag ang pagtitiwala sa haba ng daluyong λ max na tumutugma sa maximum ng function rλ,T, sa temperatura T. Ayon sa Batas sa displacement ni Wien,
λ max \u003d b / T, (31.10)
ibig sabihin, wavelength λ
max na katumbas pinakamataas na halaga parang multo
density ng ningning ng enerhiya rλ,T Ang blackbody ay inversely proportional sa thermodynamic temperature nito. b - palaging kasalanan ang pang-eksperimentong halaga nito ay 2.9×10 -3 m×K.
Ang expression (31.10) ay tinatawag na Wien's displacement law, ipinapakita nito ang displacement ng maximum na posisyon ng function. rλ,T habang ang temperatura ay tumataas sa rehiyon ng maikling wavelength. Ipinapaliwanag ng batas ni Wien kung bakit, habang bumababa ang temperatura ng mga pinainit na katawan, ang kanilang spectrum ay lalong pinangungunahan ng long-wave radiation (halimbawa, ang paglipat puting init nagiging pula kapag lumalamig ang metal).
Mga formula ng Rayleigh-Jeans at Planck
Mula sa pagsasaalang-alang ng mga batas ng Stefan-Boltzmann at Wien, sumusunod na ang thermodynamic approach sa paglutas ng problema sa paghahanap unibersal na pag-andar Hindi ibinigay ni Kirchhoff ang ninanais na resulta.
Isang mahigpit na pagtatangka sa theoretical dependency inference rλ,T ay kabilang kina Rayleigh at Jeans, na naglapat ng mga pamamaraan ng statistical physics sa thermal radiation, gamit ang klasikal na batas pare-parehong pamamahagi enerhiya sa antas ng kalayaan.
Ang formula ng Rayleigh-Jeans para sa spectral density ng liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan ay may anyo:
r , T = <E> = kT, (31.11)
saan <Е>= kT– average na enerhiya oscillator na may natural na dalas ν .
Tulad ng ipinakita ng karanasan, ang expression (31.11) ay pare-pareho sa pang-eksperimentong data lamang sa rehiyon na may sapat na mababang frequency at mataas na temperatura. Sa rehiyon ng matataas na frequency, hindi sumasang-ayon ang formula na ito sa eksperimento, gayundin sa batas ng Wien displacement. At ang pagkuha ng batas ng Stefan-Boltzmann mula sa formula na ito ay humahantong sa kahangalan. Ang resultang ito ay tinatawag na " sakuna ng ultraviolet". Yung. sa loob ng klasikal na pisika nabigo na ipaliwanag ang mga batas ng pamamahagi ng enerhiya sa spectrum ng isang itim na katawan.
Sa rehiyon ng matataas na frequency, ang magandang kasunduan sa eksperimento ay ibinigay ng formula ni Wien (batas ng radiation ng Wien):
r ν, T \u003d Сν 3 A e -Аν / T, (31.12)
saan rv, T ay ang parang multo na density ng liwanag ng enerhiya ng itim na katawan, Sa at PERO – mga pare-pareho. Sa modernong notasyon gamit ang
Ang patuloy na batas ng radiation ng Wien ni Planck ay maaaring isulat bilang
r ν, T = . (31.13)
Ang tamang expression na pare-pareho sa pang-eksperimentong data para sa spectral density ng liwanag ng enerhiya ng isang itim na katawan ay natagpuan ni Planck. Ayon sa quantum hypothesis, ang mga atomic oscillator ay nagpapalabas ng enerhiya nang hindi tuloy-tuloy, ngunit sa ilang partikular na bahagi - quanta, at ang quantum energy ay proporsyonal sa dalas ng oscillation.
E 0 =hν = hс/λ,
saan h\u003d 6.625 × 10 -34 J × s - pare-pareho ng Planck. Dahil ang radiation ay ibinubuga sa mga bahagi, ang enerhiya ng oscillator E maaari lamang kumuha ng ilang mga discrete value , multiple ng isang integer na bilang ng elementarya na bahagi ng enerhiya E 0
E = nhv(n= 0,1,2…).
AT kasong ito average na enerhiya<E> oscillator ay hindi maaaring kunin katumbas ng kT.
Sa pagtatantya na ang pamamahagi ng mga oscillator sa mga posibleng discrete na estado ay sumusunod sa pamamahagi ng Boltzmann, ang average na enerhiya ng oscillator ay
<E> = , (31.14)
at ang spectral density ng liwanag ng enerhiya ay tinutukoy ng formula
r , T = . (31.15)
Hinango ni Planck ang formula para sa unibersal na Kirchhoff function
rv, T = , (31.16)
na sumasang-ayon sa pang-eksperimentong data sa pamamahagi ng enerhiya sa radiation spectra ng isang blackbody sa buong hanay ng mga frequency at temperatura.
Mula sa formula ni Planck, alam ang mga unibersal na constants h,k at kasama, maaari nating kalkulahin ang mga constant ng Stefan-Boltzmann σ at alak b. At vice versa. Ang formula ng Planck ay mahusay na sumasang-ayon sa pang-eksperimentong data, ngunit naglalaman din ito ng mga partikular na batas ng thermal radiation, i.e. ay isang kumpletong solusyon mga problema ng thermal radiation.
Optical pyrometry
Ang mga batas ng thermal radiation ay ginagamit upang sukatin ang temperatura ng maliwanag na maliwanag at maliwanag na mga katawan (halimbawa, mga bituin). Ang mga pamamaraan para sa pagsukat ng mataas na temperatura na gumagamit ng dependence ng spectral density ng liwanag ng enerhiya o ang integral na liwanag ng enerhiya ng mga katawan sa temperatura ay tinatawag na optical pyrometry. Ang mga aparato para sa pagsukat ng temperatura ng mga pinainit na katawan sa pamamagitan ng intensity ng kanilang thermal radiation sa optical range ng spectrum ay tinatawag na pyrometer. Depende sa kung aling batas ng thermal radiation ang ginagamit kapag sinusukat ang temperatura ng mga katawan, ang radiation, kulay at ningning na temperatura ay nakikilala.
1. Temperatura ng radiation ay ang temperatura ng isang itim na katawan kung saan ang liwanag ng enerhiya nito R e katumbas ng liwanag ng enerhiya R t katawan na pinag-aaralan. Sa kasong ito, ang liwanag ng enerhiya ng katawan sa ilalim ng pag-aaral ay naitala at, ayon sa batas ng Stefan-Boltzmann, ang temperatura ng radiation nito ay kinakalkula:
T p =.
Temperatura ng radiation T p Ang katawan ay palaging mas mababa kaysa sa tunay na temperatura T.
2.Makukulay na temperatura. Para sa mga kulay-abo na katawan (o mga katawan na malapit sa kanila sa mga katangian), ang parang multo density ng liwanag ng enerhiya
R λ,Τ = A Τ r λ,Τ,
saan A t = const < 1. Dahil dito, ang distribusyon ng enerhiya sa emission spectrum ng isang gray na katawan ay pareho sa spectrum ng isang itim na katawan na may parehong temperatura, samakatuwid ang batas ng displacement ng Wien ay nalalapat sa mga gray na katawan. Alam ang wavelength λ m ah, naaayon sa maximum na parang multo density ng liwanag ng enerhiya Rλ,Τ ng katawan sa ilalim ng pag-aaral, ang temperatura nito ay maaaring matukoy
T c = b/ λ m ah,
na tinatawag na color temperature. Para sa mga kulay abong katawan, ang temperatura ng kulay ay tumutugma sa tunay. Para sa mga katawan na ibang-iba sa kulay abo (halimbawa, ang mga may selective absorption), ang konsepto ng temperatura ng kulay ay nawawala ang kahulugan nito. Sa ganitong paraan, natutukoy ang temperatura sa ibabaw ng Araw ( T c=6500 K) at mga bituin.
3.Temperatura ng liwanag T i, ay ang temperatura ng isang itim na katawan kung saan, para sa isang tiyak na wavelength, ang spectral density ng liwanag ng enerhiya nito ay katumbas ng spectral density ng liwanag ng enerhiya ng katawan sa ilalim ng pag-aaral, i.e.
rλ,Τ = Rλ,Τ,
saan T –tunay na temperatura katawan, na palaging mas mataas kaysa sa liwanag.
Ang nawawalang filament pyrometer ay karaniwang ginagamit bilang brightness pyrometer. Sa kasong ito, ang imahe ng thread ng pyrometer ay nagiging hindi makilala laban sa background ng ibabaw ng mainit na katawan, ibig sabihin, ang thread ay tila "nawala". Gamit ang blackbody calibrated milliammeter, matutukoy ang temperatura ng liwanag.
Mga pinagmumulan ng thermal light
Ang glow ng mainit na katawan ay ginagamit upang lumikha ng mga pinagmumulan ng liwanag. Ang mga itim na katawan ay dapat ang pinakamahusay na pinagmumulan ng thermal light, dahil ang kanilang spectral energy luminosity density para sa anumang wavelength ay mas malaki kaysa sa spectral energy luminosity density ng non-black body, na kinuha sa parehong mga temperatura. Gayunpaman, lumalabas na para sa ilang mga katawan (halimbawa, tungsten), na may selectivity ng thermal radiation, ang bahagi ng enerhiya na maiugnay sa radiation sa nakikitang rehiyon ng spectrum ay mas malaki kaysa sa isang itim na katawan na pinainit sa parehong temperatura. . Samakatuwid, ang tungsten, pagkakaroon din ng isang mataas na punto ng pagkatunaw, ay ang pinakamahusay na materyal para sa paggawa ng mga filament ng lampara.
Ang temperatura ng tungsten filament sa mga vacuum lamp ay hindi dapat lumampas sa 2450K, dahil sa mas mataas na temperatura nangyayari ang malakas na sputtering nito. Ang maximum na radiation sa temperatura na ito ay tumutugma sa isang wavelength na 1.1 µm, ibig sabihin, ito ay napakalayo mula sa pinakamataas na sensitivity ng mata ng tao (0.55 µm). Ang pagpuno ng mga bombilya ng lampara na may mga inert na gas (halimbawa, isang halo ng krypton at xenon na may pagdaragdag ng nitrogen) sa isang presyon ng 50 kPa ay ginagawang posible upang mapataas ang temperatura ng filament sa 3000 K, na humahantong sa isang pagpapabuti sa spectral na komposisyon ng ang radiation. Gayunpaman, ang liwanag na output ay hindi tumataas sa kasong ito, dahil ang karagdagang pagkawala ng enerhiya ay nangyayari dahil sa pagpapalitan ng init sa pagitan ng filament at ng gas dahil sa thermal conductivity at convection. Upang mabawasan ang mga pagkalugi ng enerhiya dahil sa paglipat ng init at dagdagan ang liwanag na output ng mga lamp na puno ng gas, ang filament ay ginawa sa anyo ng isang spiral, ang mga indibidwal na liko kung saan ang init sa bawat isa. Sa mataas na temperatura Ang isang nakapirming layer ng gas ay nabuo sa paligid ng spiral na ito at ang pagpapalitan ng init dahil sa convection ay hindi kasama. Enerhiya na kahusayan Ang mga maliwanag na lampara ay kasalukuyang hindi lalampas sa 5%.
1. Radiation flux. Ang konsepto ng spectrum ng electromagnetic radiation. Ang prinsipyo ng pagsukat ng pamamahagi ng daloy sa spectrum. Mga dami ng enerhiya.
Flux (kapangyarihan) ng radiation (F) yavl. ang pangunahing dami sa sistema ng enerhiya ng mga sukat. Ang kapangyarihan (o flux) ng radiation ay itinuturing na enerhiya na inililipat bawat yunit ng oras. Ang halaga ng F ay ipinahayag sa watts (W).
Saklaw ng electromagnetic wave pag-aatubili, n. sa kalikasan, ay medyo malawak at umaabot mula sa mga fraction ng isang angstrom hanggang isang kilometro.
Spectrum ng electromagnetic radiation, microns
Gamma rays _____________________________________ mas mababa sa 0.0001
X-ray ______________________________ 0.01-0.0001
Ultraviolet rays ____________________________ 0.38-0.01
Nakikitang liwanag __________________________________________ 0.78-0.38
Mga infrared ray ________________________________1000-0.78
Mga radio wave ________________________________________________ higit sa 1000
Bahagi lamang ng electromagnetic radiation na may pagitan ng wavelength mula λmin = 0.01 μm hanggang λmax = 1000 μm ang nabibilang sa optical region ng spectrum. Ang nasabing radiation ay nalikha bilang resulta ng electromagnetic excitation ng mga atom, vibrational at rotary motion mga molekula.
AT optical spectrum tatlong pangunahing mga lugar ay maaaring makilala: ultraviolet, nakikita, infrared.
Ang ultraviolet radiation ay gumagawa ng pinakamalakas na photon at may malakas na photochemical effect.
Ang paglabas ng nakikitang liwanag, sa kabila ng medyo makitid na agwat, ay nagpapahintulot sa amin na makita ang lahat ng pagkakaiba-iba ng mundo sa paligid natin. Kaya halos hindi nakikita ng mata ng tao ang radiation na may matinding wavelength range (may mahina silang epekto sa mata), sa pagsasanay. nakikitang liwanag kaugalian na isaalang-alang ang radiation na may wavelength range na 400-700 nm. Ang radiation na ito ay may makabuluhang photophysical at photochemical effect, ngunit mas mababa kaysa sa ultraviolet.
Ang mga photon ay may pinakamababang enerhiya mula sa buong optical na rehiyon ng spectrum infrared radiation. Para sa radiation na ito har-but thermal aksyon at, sa isang malaking lawak mababang antas, photophysical at photochemical. aksyon.
2. Ang konsepto ng radiation receiver . Mga reaksyon ng tatanggap. Pag-uuri ng mga tatanggap ng radiation. Linear at non-linear na mga receiver. Spectral sensitivity ng radiation receiver.
mga katawan kung saan nagaganap ang mga ganitong pagbabago sa ilalim ng pagkilos ng optical radiation, natanggap sa lighting engineering karaniwang pangalan "mga tatanggap ng radiation"
Karaniwan, ang mga tatanggap ng radiation ay nahahati sa:
1. Ang natural na tumatanggap ng radiation ay ang mata ng tao.
2. Light-sensitive na materyales na ginagamit para sa optical recording ng mga imahe.
3. Ang mga receiver ay mga photosensitive na elemento din mga instrumento sa pagsukat(densitometer, colorimeter)
Ang optical radiation ay may mataas na enerhiya at samakatuwid ay nakakaapekto sa maraming mga sangkap at pisikal na katawan.
Bilang resulta ng pagsipsip ng liwanag sa media at katawan, buong linya phenomena (Figure 2.1, Sir 48)
Ang isang katawan na sumisipsip ng radiation ay nagsisimulang mag-radiate mismo. Sa kasong ito, ang pangalawang radiation ay maaaring magkaroon ng ibang spectral range kumpara sa hinihigop. N-r, sa ilalim ng ilaw ilaw ng ultraviolet ang katawan ay naglalabas ng nakikitang liwanag.
Ang enerhiya ng hinihigop na radiation ay na-convert sa enerhiyang elektrikal, tulad ng sa kaso ng photoelectric effect, o gumagawa ng pagbabago Electrical properties materyal na nangyayari sa mga photoconductor. Ang ganitong mga pagbabago ay tinatawag photophysical.
Ang isa pang uri ng photophysical transformation ay ang paglipat ng radiation energy sa thermal energy. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nakahanap ng aplikasyon sa mga thermoelement na ginagamit upang sukatin ang kapangyarihan ng radiation.
Ang enerhiya ng radiation ay na-convert sa enerhiya ng kemikal. Nagaganap ang photochemical transformation ng isang substance na sumisipsip ng liwanag. Ang conversion na ito ay nangyayari sa karamihan ng mga photosensitive na materyales.
Ang mga katawan kung saan nagaganap ang gayong mga pagbabago sa ilalim ng pagkilos ng optical radiation ay nakatanggap ng isang karaniwang pangalan sa lighting engineering. "mga tatanggap ng radiation"
Linear non-linear receiver????????????????????
Spectral sensitivity ng radiation receiver.
Sa ilalim ng pagkilos ng optical radiation sa receiver, nagaganap ang isang photochemical at photophysical transformation, na binabago ang mga katangian ng receiver sa isang naibigay na paraan.
Ang pagbabagong ito ay tinatawag na kapaki-pakinabang na tugon ng tatanggap.
Gayunpaman, hindi lahat ng enerhiya ng radiation ng insidente ay ginugugol sa isang kapaki-pakinabang na reaksyon.
Ang bahagi ng enerhiya ng mga receiver ay hindi nasisipsip at samakatuwid ay hindi maaaring maging sanhi ng isang reaksyon. Ang hinihigop na enerhiya ay hindi rin ganap na na-convert sa kapaki-pakinabang. Halimbawa, bilang karagdagan sa pagbabagong-anyo ng photochemical, maaaring mangyari ang pag-init ng receiver. Praktikal na ginagamit ang bahagi ng enerhiya na tinatawag na. kapaki-pakinabang, at ang praktikal na ginagamit na bahagi ng kapangyarihan ng radiation (radiation flux Ф) ay ang epektibong flux Ref.
Ang ratio ng epektibong flux Ref sa insidente ng radiation flux sa receiver
tinawag sensitivity ng receiver.
Para sa karamihan ng mga receiver, ang spectral sensitivity ay depende sa wavelength.
Sλ= сРλ eff/Фλ at Рλ eff=КФλSλ
Ang mga dami ay tinatawag na Фλ at Рλ, ayon sa pagkakabanggit, ang monochromatic radiation flux at ang monochromatic effective flux, at ang Sλ ay ang monochromatic spectral sensitivity.
Alam ang pamamahagi ng kapangyarihan sa spectrum Ф(λ) para sa insidente ng radiation sa receiver at ang spectral sensitivity ng receiver S(λ), posibleng kalkulahin ang epektibong flux sa pamamagitan ng formula – Реф=К ∫ Ф(λ) S(λ)dλ
Ang pagsukat ay tumutukoy sa isang hanay ng ∆λ na limitado sa alinman sa spectral na tugon ng receiver o ng spectral range ng pagsukat.
3. Mga tampok ng mata bilang isang receiver. Banayad na daloy. Ang koneksyon nito sa radiation flux. kurba ng visibility. Ang pagkakaiba sa pagitan ng liwanag at enerhiya ay dumadaloy sa hanay na 400-700 nm.
Mga tampok ng mata bilang isang receiver.
Ang visual apparatus ay binubuo ng isang radiation receiver (mga mata), optic nerves at visual area ng utak. Sa mga zone na ito, ang mga signal na nabubuo sa mga mata at pumapasok sa pamamagitan ng mga optic nerve ay sinusuri at na-convert sa mga visual na imahe.
Ang radiation receiver ay binubuo ng dalawang eyeballs, bawat isa, sa tulong ng anim na panlabas na kalamnan, ay madaling paikutin sa orbit pareho sa pahalang at patayong mga eroplano. Kapag sinusuri ang isang bagay, ang mga mata ay gumagalaw nang biglaan, salit-salit na nakatutok iba't ibang puntos bagay. Ang paggalaw na ito ay likas na vector, i.e. ang direksyon ng bawat pagtalon ay tinutukoy ng bagay na isinasaalang-alang. Ang bilis ng pagtalon ay napakataas, at ang mga punto ng pag-aayos, kung saan huminto ang mata sa loob ng 0.2-0.5 s, ay matatagpuan pangunahin sa mga hangganan ng mga detalye, kung saan may mga pagkakaiba sa liwanag. Sa panahon ng "paghinto" ang mata ay hindi nagpapahinga, ngunit gumagawa ng mabilis na micro-movements na may kaugnayan sa punto ng pag-aayos. Sa kabila ng mga microsaccades na ito, sa mga punto ng pag-aayos, ang naobserbahang lugar ng bagay ay nakatuon sa gitnang fovea ng light-sensitive retina mula sa mga mata.
Fig.2.4 (Pahalang na seksyon ng mata) p.56
Banayad na daloy(F) Sa pamamagitan ng maliwanag na pagkilos ng bagay, sa pangkalahatan, nauunawaan ang kapangyarihan ng radiation, na tinatantya ng epekto nito sa mata ng tao. Ang yunit ng luminous flux ay lumen (lm).
Ang pagkilos ng light flux sa mata ay nagiging sanhi ng tiyak na reaksyon nito. Depende sa antas ng pagkilos ng light flux, gumagana ang isa o ibang uri ng light-sensitive na eye receiver, na tinatawag na rods o cones. Sa mga kondisyon mababang antas pag-iilaw (hal., sa liwanag ng buwan), nakikita ng mata ang mga bagay sa paligid dahil sa mga pamalo. Sa mataas na antas ng pag-iilaw, ang aparato ng pangitain sa araw, kung saan ang mga cones ay may pananagutan, ay nagsisimulang gumana.
Bilang karagdagan, ang mga cone ay nahahati sa tatlong grupo ayon sa kanilang light-sensitive substance na may iba't ibang sensitivity sa iba't ibang lugar spectrum. Samakatuwid, hindi tulad ng mga rod, ang mga ito ay tumutugon hindi lamang sa liwanag na pagkilos ng bagay, kundi pati na rin sa parang multo na komposisyon nito.
Sa bagay na ito, maaari nating sabihin na ang magaan na pagkilos ay dalawang-dimensional. Dami na katangian mga reaksyon sa mata na nauugnay sa antas ng pag-iilaw, na tinatawag. liwanag. Ang katangian ng kalidad na nauugnay sa iba't ibang antas mga reaksyon ng tatlong grupo ng mga kono, na tinatawag na chromaticity.
Isang mahalagang katangian yavl distribution curve ng relative spectral sensitivity ng mata (relative spectral luminous efficiency) sa liwanag ng araw νλ =f(λ) Fig.1.3 p.9
Sa pagsasagawa, ito ay itinatag na sa mga kondisyon ng liwanag ng araw ang mata ng tao ay may pinakamataas na sensitivity sa radiation na may Lambda = 555 nm (V555 = 1). Sa kasong ito, ang bawat yunit ng luminous flux na may F555 ay may radiation power Ф555 = 0.00146W. Ang ratio ng luminous flux F555 hanggang Ф555 ay tinatawag kahusayan sa parang multo na liwanag.
K= F555/F555=1/0.00146=680 (lm/W)
O para sa anumang wavelength ng radiation sa nakikitang hanay K=const:
K \u003d 1 / V (λ) * F λ / Ф λ \u003d 680. (isa)
Gamit ang formula (1), posibleng magtatag ng ugnayan sa pagitan ng luminous flux at radiation flux.
Fλ = 680 * Vλ * Фλ
Para sa pinagsamang radiation
F= 680 ∫ Vλ Фλ dλ
4. Photoactive na daloy. Pangkalahatang Impormasyon tungkol sa mahusay na daloy. Monochromatic at integral stream. Aktinismo .
Dalawang uri ng epektibong flux ang ginagamit sa lighting engineering at reproduction technology: light F at photoactinic A.
Ang luminous flux ay nauugnay sa kapangyarihan (radiation flux Ф) sa pamamagitan ng sumusunod na expression:
F=680 ∫ Ф(λ) V(λ) dλ
400 nm
kung saan ang Ф(λ) ay ang pamamahagi ng kapangyarihan ng radiation sa spectrum, ang V(λ) ay ang relatibong spectral luminous efficiency curve (visibility curve), at ang 680 ay ang coefficient na nagpapahintulot sa iyo na pumunta mula sa watts hanggang lumens. Tinatawag itong katumbas na luminous flux at ipinahayag sa lm/W.
Kung ang maliwanag na pagkilos ng bagay ay bumaba sa anumang ibabaw, ang density ng ibabaw nito ay tinatawag na illuminance. Ang pag-iilaw E ay nauugnay sa maliwanag na pagkilos ng bagay ng formula
Kung saan ang Q ay ang lugar sa m Ang yunit ng pag-iilaw ay lux (kl)
Para sa light-sensitive na mga materyales at photodetector ng mga aparatong pagsukat, gamitin daloy ng photoactinicA.
Ito ang mahusay na daloy na tinukoy ng expression
A = ∫ Ф (λ) S (λ) dλ
Kung ang spectral range kung saan ang pagsukat ay ginawa ay limitado ng wavelength λ1 at λ2, kung gayon ang expression para sa daloy ng photoactinic kukuha ng form
A \u003d ∫ F (λ) * S (λ) dλ
λ1
Ang yunit ng pagsukat A ay nakasalalay sa yunit ng pagsukat ng spectral sensitivity. Kung ang Sλ ay relatibong halaga, at sinusukat sa watts. Kung may dimensyon ang Sλ, hal.
m / J, pagkatapos ay makakaapekto ito sa sukat ng photoactinic flux
Ang density ng ibabaw ng photoactinic flux sa iluminado na ibabaw naz radiation actinitya, a= dA/ dQ
Kung ang ibabaw ng receiver ay iluminado nang pantay-pantay, pagkatapos ay a=A/Q.
Para sa monochromatic radiation.
Fλ = 680 * Vλ * Фλ
Para sa pinagsamang radiation
F= 680 ∫ Vλ Фλ dλ
Aktinismo- analogue ng pag-iilaw. Ang yunit ng pagsukat nito ay nakasalalay sa dimensyon A
Kung A - W, pagkatapos ay a-W / m
Fig.2.2 pahina 52
Kung mas malaki ang actinity ng radiation, mas mahusay ang paggamit ng enerhiya ng radiation at higit pa, sa iba pantay na kondisyon, magiging kapaki-pakinabang ang tugon ng tatanggap.
Upang makamit ang maximum na actinicity, ito ay kanais-nais na ang maximum na spectral sensitivity ng receiver at ang maximum na radiation kapangyarihan mahulog sa parehong spectrum zone. Ang pagsasaalang-alang na ito ay gumagabay sa pagpili ng isang light source para sa pagkuha ng mga larawan sa isang partikular na uri ng light-sensitive na materyales.
Halimbawa, ang proseso ng pagkopya.
Ang mga copy layer na ginagamit sa paggawa ng mga printing plate ay sensitibo sa ultraviolet at blue-violet radiation. Hindi sila tumutugon sa radiation ng iba pang mga zone ng nakikitang spectrum. Samakatuwid, upang maisagawa ang proseso ng pagkopya, ginagamit nila
Mga metal halide lamp, mayaman sa ultraviolet at blue spectrum radiation.
FIG 2.3. Pahina 53 manwal
5. Temperatura ng kulay. Luminosity curves ng isang ganap na itim na katawan sa iba't ibang temperatura. Ang konsepto ng isang normalized curve. Kahulugan ng terminong "temperatura ng kulay". Pagbabago ng direksyon sa kulay ng radiation na may pagbabago sa temperatura ng kulay.
Ang temperatura ng kulay ay nangangahulugang ang temperatura sa mga kelvin ng isang ganap na itim na katawan, kung saan ang radiation ay may parehong kulay tulad ng isa na isinasaalang-alang. Para sa mga incandescent lamp na may tungsten filament, ang spectral distribution ng radiation ay proporsyonal sa spectral distribution ng radiation mula sa isang ganap na itim na katawan sa wavelength range na 360-1000 nm. Upang kalkulahin ang parang multo na komposisyon ng radiation ng itim na katawan para sa isang naibigay ganap na temperatura pag-init nito, maaari mong gamitin ang formula ng Planck:
e -5 s 2 / λ t
Rλ \u003d C1 λ (e -1)
eh
Kung saan ang Rλ ay ang spectral energy luminosity, ang C1 at C2 ay constants, e ang base natural logarithms, T-ganap na temperatura, K
Sa eksperimento, ang temperatura ng kulay ay tinutukoy ng halaga ng asul-pulang ratio ng mga aktibidad. Actinicity-illuminance, epektibong may kaugnayan sa photodetector:
Аλ = Фλ Sλ / Q = Eλ Sλ
Kung saan ang Ф ay ang radiant flux, ang Sλ ay ang sensitivity ng photodetector, ang Qλ ay ang lugar nito
Kung ang isang luxmeter ay ginagamit bilang isang photodetector, kung gayon ang actinicity ay ang pag-iilaw na tinutukoy kapag ang photocell ay natatakpan ng asul at pulang ilaw na mga filter.
Sa teknikal, ang pagsukat ay ginawa tulad ng sumusunod.
Ang photocell ng light meter ay halili na pinoprotektahan ng mga espesyal na napiling asul at pulang light filter. Ang mga light filter ay dapat na zonal at may parehong multiplicity sa transmission zone. Tinutukoy ng Luxmeter galvanometer ang pag-iilaw mula sa sinusukat na pinagmulan para sa bawat isa sa mga filter. Kalkulahin ang asul-pulang ratio gamit ang formula
K \u003d Ac / Ak \u003d Es / Ek
SCHEDULE page 6 lab slave
Фλ. Upang gawin ito, ayon sa formula ng Planck, ang mga halaga ng spectral energy luminosity ay kinakalkula. Susunod, ang resultang pag-andar ay na-normalize. Binubuo ang pagrarasyon sa isang proporsyonal na pagbaba o pagtaas sa lahat ng mga halaga sa ganoong paraan
upang ang function ay dumaan sa isang punto na may mga coordinate λ= 560nm, lg R560 =2.0
o λ= 560 nm, R560 rel = 100 Sa kasong ito, itinuturing na ang bawat halaga ay tumutukoy sa spectral interval ∆λ na naaayon sa hakbang ng pagkalkula.
∆λ=10 nm, ang liwanag na 100 W*m ay tumutugma sa isang wavelength na 560 nm sa wavelength na hanay na 555-565 nm.
Fig 1.2 Page 7 lab slave
Gamit ang spectral dependence function Rλ = f λ, mahahanap ng isa ang mga function E λ = Фλ = f λ Upang gawin ito, gamitin ang mga formula
E- illumination, R-luminosity, F- daloy ng enerhiya, Q-lugar
6. Banayad na pinagmulan. ang kanilang mga parang multo na katangian. Pag-uuri ng mga pinagmumulan ng liwanag ayon sa uri ng radiation. Formula ng Planck at Wien.
7. Photometric na katangian ng mga pinagmumulan ng radiation. Pag-uuri ayon sa geometric na dami: punto at pinahabang pinagmumulan ng liwanag, photometric body.
Depende sa ratio ng mga sukat ng emitter at ang distansya nito sa pinag-aralan na punto ng field, ang mga mapagkukunan ng radiation ay maaaring nahahati sa 2 grupo:
1) punto ng mga mapagkukunan ng radiation
2) isang pinagmumulan ng may hangganang sukat (linear source) Isang radiation source na ang mga sukat ay makabuluhang mas kaunting distansya sa puntong pinag-aaralan ay tinatawag na punto. Sa pagsasagawa, ang isang point source ay itinuturing na isa na ang pinakamataas na sukat ay hindi bababa sa 10 beses na mas maliit kaysa sa distansya sa radiation receiver. Para sa naturang mga pinagmumulan ng radiation, ang kabaligtaran na parisukat na batas ng distansya ay sinusunod.
E=I/r 2 cosine alpha, kung saan alpha=angle sa pagitan ng light beam at ang patayo sa surface C.
Kung mula sa punto kung saan matatagpuan ang pinagmumulan ng radiation upang isantabi iba't ibang direksyon Ang espasyo ay mga vector ng lakas ng radiation ng unit at gumuhit ng ibabaw sa kanilang mga dulo, pagkatapos ay makakakuha tayo ng PHOTOMETRIC BODY ng lakas ng radiation ng pinagmulan. Ang nasabing katawan ay ganap na nagpapakilala sa pamamahagi ng radiation flux ng isang naibigay na mapagkukunan sa nakapalibot na espasyo
8. Conversion ng radiation sa pamamagitan ng optical media. Mga katangian ng conversion ng radiation: light coefficients, multiplicity, optical density, ang relasyon sa pagitan nila. Mga Filter Kahulugan ng termino. Spectral curve bilang isang unibersal na katangian ng filter.
Kapag ang radiation flux Ф0 ay tumama sa tunay na katawan(optical medium), bahagi ng Ф(ro) nito ay sinasalamin ng ibabaw, bahagi ng Ф(alpha) ay hinihigop ng katawan, at bahagi ng Ф(tau) ay dumadaan dito. kakayahan ng katawan ( optical na kapaligiran) sa naturang pagbabago ay nailalarawan sa pamamagitan ng koepisyent ng pagmuni-muni ro=Fro/Ф0, ang koepisyent tau=Ftau/Ф0.
Kung ang mga coefficient ay natutukoy sa pamamagitan ng conversion ng mga light flux (F, lm), kung gayon ang mga ito ay tinatawag na liwanag (photometric)
Rosv \u003d Fo / Fo; Alphasw=Falpha/Fо; tausv=Ftau/Fо
Para sa mga optical at light coefficient, totoo ang pahayag na ang kanilang kabuuan ay 1.0 (po + alpha + tau \u003d 1)
May dalawa pang uri ng coefficient - monochromatic at zonal. Sinusuri ng dating ang epekto ng optical medium sa monochromatic radiation na may wavelength ng lambda.
Tinatantya ng mga zonal coefficient ang conversion ng paghihiram ng radiation mula sa mga zone ng spectrum (asul na may delta lambda = 400-500 nm, berde na may delta lambda = 500-600 nm at pula na may delta lambda = 600-700 nm)
9. Batas ng Bouguer-Lambert-Beer. Dami na nakatali sa batas. Additivity ng optical density bilang pangunahing konklusyon mula sa batas ng Bouguer-Lambert-Beer. Banayad na scattering indicatrices, labo ng media. Mga uri ng liwanag na nakakalat.
F 0 /F t =10 kl , k-absorption rate. Nalaman ng Beer na ang index ng pagsipsip ay nakasalalay din sa konsentrasyon ng sangkap na sumisipsip ng liwanag na c, k \u003d Xc, x ay ang index ng pagsipsip ng molar, na ipinahayag bilang kapalit ng kapal ng layer, na nagpapahina ng liwanag ng 10 beses sa isang konsentrasyon ng light-absorbing substance sa loob nito 1 mol / l.
Ang huling equation na nagpapahayag ng batas ng Bouguer-Lambert-Beer ay ganito ang hitsura: F0 / Ft \u003d 10 sa kapangyarihan ng Xc1
Ang luminous flux na ipinadala ng layer ay nauugnay sa nabawasan na flux nang exponentially sa pamamagitan ng molar absorption index, ang kapal ng layer at ang konsentrasyon ng light-absorbing substance. Ito ay sumusunod mula sa kinokonsiderang batas pisikal na kahulugan mga konsepto ng optical density. Sa pamamagitan ng pagsasama ng expression Ф0/Фт=10 sa kapangyarihan Xc1
Nakukuha namin ang D \u003d X * s * l, mga iyon. Optical density kapaligiran ay depende sa kalikasan nito, ay proporsyonal sa kapal nito at ang konsentrasyon ng light-absorbing in-va. Dahil ang batas ng Bouguer-Lambert-Beer ay nagpapakilala sa bahagi ng hinihigop na liwanag sa pamamagitan ng bahagi ng ipinadalang liwanag, hindi nito isinasaalang-alang ang nasasalamin at nakakalat na liwanag. Bilang karagdagan, ang nagresultang kaugnayan na nagpapahayag ng batas ng Bouger-Lambert-Beer ay may bisa lamang para sa homogenous na media at hindi isinasaalang-alang ang pagkawala ng liwanag na pagmuni-muni mula sa ibabaw ng mga katawan. Ang paglihis sa batas ay humahantong sa hindi pagdaragdag ng optical media.
Luminous flux - ang kapangyarihan ng liwanag na enerhiya, isang epektibong halaga, na sinusukat sa lumens:
Ф = (JQ/dt. (1.6)
Ang yunit ng luminous flux ay lumen (lm); Ang 1 lm ay tumutugma sa luminous flux na ibinubuga sa isang unit solid angle ng isang point isotropic source na may light intensity na 1 candela (ang kahulugan ng isang capdela ay ibibigay sa ibaba).
Monochromatic na ilaw na output
F(A. dk) = Kt. m Fe, (L, dk) Vx = 683 Fe, (A, dk) Vx.
Luminous flux ng complex radiation: na may linear speckir
Ф=683£Ф,(Л„ dk)VXh
continuum
kung saan ang n ay ang bilang ng mga linya sa spectrum; F<>Ang D,(A.) ay isang function ng spectral density ng radiation flux.
sshs nag-aaral ( lakas ng enerhiya ilaw) le(x^ - spatial density ng radiation flux, ayon sa bilang katumbas ng ratio ng radiation flux c1Fe sa solid anggulo t/£2, sa loob kung saan ang flux ay nagpapalaganap at pantay na ipinamamahagi:
>ea v=d Tinutukoy ng lakas ng radiation ang spatial density ng radiation ng isang point source na matatagpuan sa tuktok ng solid angle (Fig. 1.3). Ang direksyon 1ef ay kinuha bilang axis ng solid angle dLl. naka-orient sa pamamagitan ng mga anggulo a at P sa longitudinal at transverse planes. Ang yunit ng lakas ng radiation, W/sr, ay walang pangalan. Ang spatial na pamamahagi ng radiation flux ng isang point source ay katangi-tanging tinutukoy ng photometric body nito - isang bahagi ng espasyo na napapalibutan ng ibabaw na iginuhit sa mga dulo ng radius-vectors ng radiation force. Tinutukoy ng cross section ng isang photometric gel ng isang eroplanong dumadaan sa pinanggalingan at isang point source ang luminous intensity curve (CLC) ng pinagmulan para sa ibinigay na section plane. Kung ang photometric body ay may axis ng symmetry, ang radiation source ay nagpapakilala sa KSS sa longitudinal plane (Fig. 1.4). Radiation flux ng isang point round-symmetrical radiation source F? \u003d jle (a) dLi \u003d 2l J le (a) sin ada, kung saan ang Dj ay ang zonal solid angle sa loob kung saan ang pinagmulan ng radiation ay nagpapalaganap; ay tinutukoy sa longitudinal plane ng mga anggulo "| at isang ". Light intensity ng isang point source - spatial density ng light flux laf,=dФ/dQ. (1.8) Ang Candela (cd) ay isang yunit ng maliwanag na intensity (isa sa mga pangunahing yunit ng SI system). Ang candela ay katumbas ng intensity ng liwanag na ibinubuga sa patayong direksyon mula sa isang lugar na 1/600,000 m2 ng isang itim na katawan sa solidification temperatura ng platinum T = 2045 K at isang presyon ng 101325 Pa. Ang maliwanag na flux IS ay tinutukoy ng CSS, kung ang photometric body ay may axis ng symmetry. Kung ang KSS / (a) ay ibinibigay ng isang graph o talahanayan, ang pagkalkula ng maliwanag na flux ng pinagmulan ay tinutukoy ng expression F \u003d £ / shdts-, + i, kung saan /w - srslnss na halaga ng intensity ng liwanag sa zonal solid angle; Dj, (+| = 2n(cos a, - cos a, _|) (tingnan ang Talahanayan 1.1). Energy luminosity (radiance) - ang ratio ng radiation flux na nagmumula sa itinuturing na maliit na surface area hanggang sa area ng logo area: M e \u003d (1Fe / dA; Mex\u003e \u003d Fe / A, (1.9) kung saan d$>e at Ф(. - radiation fluxes na ibinubuga ng surface area dA o surface A. Ang yunit ng liwanag ng enerhiya (W/m2) ay ang radiance flux. ibinubuga mula sa 1 m2 ng ibabaw; Walang pangalan ang unit na ito. Luminosity - ang ratio ng luminous flux na nagmumula sa maliit na ibabaw na lugar na isinasaalang-alang sa lugar ng lugar na ito: M =
kung saan ёF at Ф - light fluxes na ibinubuga ng isang surface area dA o surface A. Ang liwanag ay sinusukat sa lm / m2 - ito ang luminous flux na ibinubuga mula sa 1 m2. Energy illumination (irradiance) - ang density ng radiant flux ngunit ang irradiated surface Ee \u003d (1Fe / s1A; Ecp \u003d Fe / A, (1.11) kung saan Ee, Eср - ayon sa pagkakabanggit, ang irradiance ng surface area dA at ang average na irradiance ng surface A. Bawat yunit ng pagsukat ng irradiance. Wg/m2. kumuha ng ganoong irradiance kung saan ang 1 W ng radiant flux ay bumaba at pantay na ipinamamahagi sa ibabaw ng 1 m2; Walang pangalan ang unit na ito. Pag-iilaw - ang density ng maliwanag na pagkilos ng bagay sa ibabaw ng iluminado na ibabaw dF.=d<>/dA Еср - F/L, (1.12) kung saan ang dE at Еср ay ang illumination ng surface area dA at ang average na illumination ng surface A. Ang Lux (lx) ay ang yunit ng pag-iilaw. Ang isang pag-iilaw ng 1 lux ay may isang ibabaw, sa 1 m2 kung saan ang isang maliwanag na pagkilos ng bagay na 1 lm ay bumagsak at pantay na ipinamamahagi sa ibabaw nito. Ang liwanag ng enerhiya ng isang katawan o isang seksyon ng ibabaw nito sa direksyon a ay ang ratio ng lakas ng radiation sa nanoparticle a sa projection ng radiating surface papunta sa isang eroplanong patayo sa direksyong ito (Fig. 1.5): ~ dIshch / (dA cos ss), ~ ^ey. ^" (1-13) kung saan ang Leu at Lcr ay ang mga sinag ng enerhiya ng surface area dA at surface A sa direksyon a, ang mga projection kung saan papunta sa isang eroplanong patayo sa direksyon na ito ay katumbas ng dAcosa at a, ayon sa pagkakabanggit; Ang dleu at ea ay, ayon sa pagkakabanggit, ang mga lakas ng radiation na ibinubuga ng dA at A sa isang direksyon. Ang liwanag ng enerhiya ng isang patag na ibabaw B 1 M ay kinuha bilang isang yunit ng ningning. pagkakaroon ng puwersa ng radiation na 1 Vg/sr sa patayong direksyon. Walang pangalan ang unit na ito (W/srm2). Ang liwanag sa direksyon a ng isang katawan o isang seksyon ng ibabaw nito ay katumbas ng ratio ng maliwanag na intensity sa direksyong ito sa projection ng ibabaw: La = dIa/(dAcosa); /.acp = /a/a, (1.14) kung saan ang /u at Lac ay ang mga brightness ng surface area dA at ang surface A sa direksyon. na ang mga projection sa isang eroplanong patayo sa direksyong ito ay ayon sa pagkakabanggit ay katumbas ng dA cos a at a; dla. 1a - ayon sa pagkakabanggit, ang intensity ng liwanag na ibinubuga ng mga ibabaw dA, at A sa direksyon a. Ang yunit ng pagsukat ng ningning (cd/m2) ay ang ningning ng tulad ng isang patag na ibabaw, na sa patayo na direksyon ay nagpapalabas ng maliwanag na intensity ng 1 cd mula sa isang lugar na 1 m2. katumbas na liwanag. Sa ilalim ng mga kondisyon ng twilight vision, ang relatibong spectral luminous na kahusayan ng organ of vision ay nakasalalay sa antas ng adaptation Y (X, /.) at sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng K (A) at Y "(X), na ipinapakita sa Fig. 1.2 Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang kanilang pag-aaral ng iba't ibang parang multo na komposisyon, ang parehong liwanag para sa pang-araw na pangitain, ngunit magkaibang liwanag para sa mata (Purkins effect), halimbawa, ang asul ay magiging mas maliwanag kaysa pula.Sa larangan ng twilight vision, ang konsepto ng katumbas na liwanag ay ginagamit. Maaari mong piliin ang radiation ng isang tiyak na spectral na komposisyon, kung saan ang liwanag sa lahat ng antas ay ipinapalagay na proporsyonal sa kapangyarihan ng radiation. Iminungkahi ni A. A. Gershun [1] na sila ay ituring na ganoon. tinatawag na reference, na gumamit ng black body radiation sa solidification temperature ng platinum. Ang kanilang pag-aaral ng ibang spectral na komposisyon, na katumbas ng ningning sa reference, ay magkakaroon ng parehong katumbas na ningning dito, kahit na ang karaniwang ningning ng mga radiation ay magkakaiba. Ang katumbas na liwanag ay ginagawang posible upang ihambing ang iba't ibang mga radiation sa pamamagitan ng kanilang maliwanag na epekto kahit na sa ilalim ng mga kondisyon ng kawalan ng katiyakan ng relatibong spectral sensitivity function. Upang mabilang ang radiation, isang medyo malawak na hanay ng mga dami ang ginagamit, na maaaring kondisyon na nahahati sa dalawang sistema ng mga yunit: enerhiya at liwanag. Sa kasong ito, ang mga dami ng enerhiya ay nagpapakilala sa radiation na nauugnay sa buong optical na rehiyon ng spectrum, at ang mga dami ng ilaw ay nagpapakilala sa nakikitang radiation. Ang mga dami ng enerhiya ay proporsyonal sa katumbas na dami ng ilaw. Ang pangunahing dami sa sistema ng enerhiya, na ginagawang posible upang hatulan ang dami ng radiation, ay radiation flux Ph, o kapangyarihan ng radiation, ibig sabihin. dami ng enerhiya W, radiated, dinadala o hinihigop sa bawat yunit ng oras: Ang halaga ng Fe ay ipinahayag sa watts (W). - yunit ng enerhiya Sa karamihan ng mga kaso, hindi nila isinasaalang-alang ang quantum na likas na katangian ng hitsura ng radiation at itinuturing itong tuluy-tuloy. Ang isang husay na katangian ng radiation ay ang pamamahagi ng radiation flux sa spectrum. Para sa mga radiation na may tuluy-tuloy na spectrum, ipinakilala ang konsepto spectral density ng radiation flux (
)
- ang ratio ng kapangyarihan ng radiation na maiuugnay sa isang tiyak na makitid na seksyon ng spectrum sa lapad ng seksyong ito (Larawan 2.2). Para sa isang makitid na hanay ng parang multo d
ang radiation flux ay dФ
.
Ang ordinate ay nagpapakita ng parang multo na densidad ng radiation flux
= dФ
/d
,
samakatuwid, ang daloy ay kinakatawan ng lugar ng isang elementarya na seksyon ng graph, i.e. Figure 2.2 - Depende sa density ng spectral flux
radiation mula sa wavelength
E Sa ilalim luminous flux F, sa pangkalahatang kaso, maunawaan ang kapangyarihan ng radiation, na tinatantya ng epekto nito sa mata ng tao. Ang yunit ng luminous flux ay lumen (lm). – yunit ng ilaw Ang pagkilos ng light flux sa mata ay nagiging sanhi ng tiyak na reaksyon nito. Depende sa antas ng pagkilos ng light flux, gumagana ang isa o ibang uri ng light-sensitive na eye receiver, na tinatawag na rods o cones. Sa mababang liwanag na kondisyon (halimbawa, sa liwanag ng buwan), nakikita ng mata ang nakapalibot na mga bagay dahil sa mga pamalo. Sa mataas na antas ng pag-iilaw, ang aparato ng pangitain sa araw, kung saan ang mga cones ay may pananagutan, ay nagsisimulang gumana. Bilang karagdagan, ang mga cone ay nahahati sa tatlong grupo ayon sa kanilang light-sensitive na substance na may iba't ibang sensitivity sa iba't ibang rehiyon ng spectrum. Samakatuwid, hindi tulad ng mga rod, ang mga ito ay tumutugon hindi lamang sa liwanag na pagkilos ng bagay, kundi pati na rin sa parang multo na komposisyon nito. Sa bagay na ito, masasabi na liwanag na aksyon na dalawang-dimensional. Ang quantitative na katangian ng reaksyon ng mata na nauugnay sa antas ng pag-iilaw ay tinatawag kagaanan. Ang katangiang husay na nauugnay sa iba't ibang antas ng reaksyon ng tatlong pangkat ng mga kono ay tinatawag chromaticity. Ang kapangyarihan ng liwanag
(ako).
Sa teknolohiya ng pag-iilaw, ang halagang ito ay kinukuha bilang basic. Ang pagpipiliang ito ay walang pangunahing batayan, ngunit ginawa para sa mga kadahilanan ng kaginhawahan, dahil Ang intensity ng liwanag ay hindi nakasalalay sa distansya. Ang konsepto ng maliwanag na intensity ay tumutukoy lamang sa mga mapagkukunan ng punto, i.e. sa mga pinagmumulan na ang mga sukat ay maliit kumpara sa distansya mula sa kanila hanggang sa iluminado na ibabaw. Ang maliwanag na intensity ng isang point source sa isang tiyak na direksyon ay bawat unit solid angle
liwanag na daloy F ibinubuga ng pinagmulang ito sa isang ibinigay na direksyon: ako=F / Ω Enerhiya Ang ningning na intensity ay ipinahayag sa watts bawat steradian ( Mar/Miy). sa likod pag-iilaw unit ng luminous intensity ay tinatanggap candela Ang (cd) ay ang maliwanag na intensity ng isang point source na naglalabas ng maliwanag na flux na 1 lm, na ibinahagi nang pantay-pantay sa loob ng solidong anggulo ng 1 steradian (sr). Ang isang solidong anggulo ay isang bahagi ng espasyo na nakatali ng isang conical surface at isang closed curvilinear contour na hindi dumadaan sa vertex ng anggulo (Fig. 2.3). Kapag ang isang conical surface ay na-compress, ang mga sukat ng spherical area o ay nagiging walang katapusang maliit. Ang solid anggulo sa kasong ito ay nagiging infinitesimal din: Figure 2.3 - Sa kahulugan ng konsepto ng "solid na anggulo" Pag-iilaw (E).
Sa ilalim ng masiglang pag-iilaw E eh maunawaan ang daloy ng radiation sa yunit ng lugar iluminado na ibabaw Q:
Ang pag-iilaw ng enerhiya ay ipinahayag sa W/m 2
.
Banayad na pag-iilaw E
ipinahayag ng density ng light flux F sa ibabaw ito ay nag-iilaw (Larawan 2.4): Para sa yunit ng liwanag na pag-iilaw ay kinuha luho, ibig sabihin. ang pag-iilaw ng isang ibabaw na tumatanggap ng isang maliwanag na pagkilos ng bagay na 1 lm na pantay na ipinamamahagi sa ibabaw nito sa isang lugar na 1 m 2. Sa iba pang mga dami na ginagamit sa lighting engineering, mahalaga ay enerhiya radiation Weh
o liwanag na enerhiya W,
pati na rin ang enerhiya Ne o liwanag H
pagkalantad. Ang mga halaga ng We at W ay tinutukoy ng mga expression saan Sa ilalim enerhiya H eh o light exposure maunawaan ang density ng enerhiya sa ibabaw ng radiation W
eh
o liwanag na enerhiya W ayon sa pagkakabanggit sa iluminado na ibabaw. I.e mga ilawat akopagkakalantad H ay produkto ng pag-iilaw E, na nilikha ng pinagmulan ng radiation, sa loob ng ilang panahon t pagkilos ng radiation na ito.
Kung ang emission spectrum ay nasa loob ng mga limitasyon ng
1
dati
2
, pagkatapos ay ang magnitude ng radiation flux
ay, ayon sa pagkakabanggit, ang mga function ng pagbabago ng radiation flux at ang luminous flux sa oras. Kami ay sinusukat sa joules o Ws, a W
–
sa lm s.
