Физика және техникалық пәндер кафедрасы
Электромагниттік толқындар шкаласы
жүктеу/скачать 1,74 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 3,4,5 Дәріс тақырыбы: Фотометрия. Жарық шамаларының бірліктері. Жарықтың фотометриялық және энергетикалық шамаларының арасындағы байланыс
| Электромагниттік толқындар шкаласы
10 - 2 9 - 3,8 - 7,6 - 5 Рентген сәулелер УК сәулелер Инф. аймақ Радио диапазон Көрінетін аймақ , нм 8 - 12 1 - 10 Сөйтіп 20 ғасырдың басында жарықтың электромагниттік теориясына жарықтың фотондық теориясы қосылды. Сонымен, жарықтың әрі толқындық, әрі корпускулалық қасиеттері бар; жарықтың табиғаты екі жақтылы. Осындай екі жақтылы қасиеттер кәдімгі заттың элементар бөлшектеріне де тән. Осындай көзқарасты белгілі француз физигі Луи Де – Бройль (1924 ж) ұсынды. Бұл пікір кейін (30 – шы жылдары) тәжірибе жасалып дәлелденді. Үстірт қарағанда жарықтың фотондық теориясы бұрынғы Ньютон өрбіткен корпускулалық теорияға ұқсас сияқты. Бірақ ол тұрпайы ұқсастық , өйткені сапа жағынан алғанда фотон кәдімгі бөлшектерінен өзгеше, ерекше «бөлшек», салыстырмалылық теориясы бойынша фотонның белгілі массасы болғанмен, оның «тыныштықтағы массасы» нольге тең, барлық фотондардың жылдамдығы бірдей (с=3 м/с). Жарық – материяның бір формасы, онда материяның барлық негізгі қасиеттері бар. Бірақ жарық материя болғанда оның материяның басқа формаларынан (электрондардан, позитрондардан, атомдардан) ерекшелігі сол – жарықтың тыныштықтағы массасы жоқ. Атомдар ядролары өрісінде болған кейбір процестер нәтижесінде жарық кванты (фотон) жойылып, оның орнына екі элементар бөлшек – электрон және позитрон (оң зарядты бөлшек, массасы мен зарядының мөлшері электрондікіндей) пайда болады. Бұған кері процесс те мәлім: электрон мен позитрон бірігіп жойылып кетіп, оның есесіне екі фотон пайда болады. Сөйтіп фотонның заттың кәдімгі бөлшектері сияқты массасы, импульсі, энергиясы бар: фотон электрон мен позитронға айнала алады, фотон электрон мен позитроннан түзіле алады. 3,4,5 Дәріс тақырыбы: Фотометрия. Жарық шамаларының бірліктері. Жарықтың фотометриялық және энергетикалық шамаларының арасындағы байланыс Жарық энергиясын, оған байланысты шамаларды өлшеу методтары мен тәсілдері қарастырылатын оптика тарауы фотометрия деп аталады. Жарық шамаларын тікелей көзбен бақылап (визуальдық методты қолданып) немесе басқа жарық қабылдағыштарды пайдаланып (объективтік методтар қолданып) өлшеуге болады. Жарық шамаларын өлшеуге арналған приборлар фотометрлер деп аталады. Олар қолданылатын методтарға сәйкес визуальдық және объективтік фотометрлер деп екі түрге бөлінеді. Біздің көз жарық қабылдағыш аппараттарға жатады. Ең бірінші біз фотометриядағы негізгі шамаларға түсінік беруіміз керек. Жарық энергиясы. Жарық ағыны. Жарық толқындары тасымалдайтын энергия жарық энергиясы немесе сәулелік энергия деп аталады (dW). Егер жарық таралған кеңістікте кішкене аудан бар болса (), одан үздіксіз сәулелік энергия ағып өтіп жатады. Берілген ауданнан уақыт бірлігі ішінде өтетін сондай энергия мөлшері сәулелік энергия ағыны немесе жарық ағыны деп аталады (), оны қуат өлшеу бірлігімен, мысалы Вт – пен өлшеуге болады. 1 Лм= 1кд*1стер Кеңістікте жан – жаққа әр бағытта таралып тұрған жарық сәулелерінің энергия ағынының суммасы осы элементар энергия ағынының интеграл суммасына тең болады. Ф = Жарық күші. Егер нүктелік жарық көзінен шыққан көрінетін жарық барлық жаққа бір қалыпты таралып, толық денелік бұрыш (4 стерадиан) қамтитын барлық жарық ағыны Ф болса, онда бір стерадианға тең денелік бұрышқа келетін жарық ағыны, яғни жарық күші J келесіге тең: J = Практикада кездесетін жарық көздерінен шығатын жарық ағыны барлық жаққа бір қалыпты таралмайды. Сондықтан (2) өрнек тек орташа жарық күшін көрсетеді де орташа сфералық жарық күші деп аталады. Берілген бір бағыттағы шын жарық күшін табу үшін осы бағыт бойынша элементар денелік бұрыш алынып, сол денелік бұрышқа келетін Ф жарық ағыны өлшенеді. Сонда осы бағыттағы жарық күші : 3. = Егер жарық ағыны барлық жаққа бір қалыпты таралатын болса, жарық көзінен шығатын толық жарық ағыны келесіге тең болады: 4. Ф = 4 J Жарықталыну. Өздері жарық шығармайтын денелер олар жарық түссе ғана көрінеді, өйткені ондай денелерге түскен жарық азды-көпті шағылып жан – жағына шашырайды, дене дербес жарық көзі тәрізді болады. Дене неғұрлым күштірек жарықталса, соғұрлым одан жарық көп шашырайды. Дененің жарық болу дәрежесін сипаттау үшін жарықталыну Е деген шама пайдаланылады. Жарықталыну деп жарық түскен беттің аудан өлшеу бірлігіне келетін жарық ағыны айтылады. 5. Е= dФ – дененің бетіне түскен жарық ағыны. Мысалы, жарық түскен беттің нүктедей жарық көзінен қашықтығы r болып, сол бетке жүргізілетін нормаль мен түскен сәулелер арасындағы бұрыш і болсын. d dS n O i S Жарық көзі тұрған орыннан қарағанда dS беті көрінер денелік бұрыш d болсын, сонда бұл бетке түсетін жарық ағыны dФ мынаған тең: I – жарық күші Денелік бұрыш мынаған тең: d = Cонда Осыны (5) – ке қойсақ : 6. Сөйтіп, беттің жарықталынуы жарық күшіне, түсу бұрышы косинусына тура пропорционал, жарық көзі мен беттің ара қашықтығының квадратына кері пропорционал. 4. Жарқырау. Практикада кездесетін жарық көздері аумақты болады, мысалы жарқырауық қатты дененің белгілі өлшемдері болады. Осындай жарық көзінің dS бетінің бір жағына, яғни 2 - ға тең денелік бұрыш ішінде таралған жарық ағынының сол dS бетке қатынасы, яғни басқаша жарық көзі бетінің әрбір аудан бірлігінен шығатын жарық ағыны жарқырау деп аталады R. 7. R= dФ – жарық ағыны. Жарқырау мен жарықталыну өрнектері бір – біріне ұқсас. Бірақ жарқырау өрнегінде dФ қарастырылып отырған жарқыруық беттен шығатын жарық ағынын, ал жарықталыну өрнегінде dФ алынған бетке сырттан түсетін жарық ағынын көрсетеді. Дербес жарық көзі емес денелердің (мысалы, жарық шашыратқыш беттердің) жарқырауы, оның жарықталынуына тура пропорционал R = kЕ k– шашырау коэффициенті, нақты денелерге тән k мәні бірден кем болады. k<1 Кейбір денелердің ақ жарықты шашырату коэффициенті бірге жуық, ондай денелер ақ болып көрінеді; ал кейбір денелердің шашырату коэффициенті бірден көп кем, мұндай денелер қара болып көрінеді. Жарықтылық. Белгілі өлшемдері бар жарық көзінің жарық шығаруын сипаттау үшін жарықтылық делінетін шама қолданылады В. Жарық көзінің жарықтылығы деп жарық көзінен берілген бағытта денелік бұрыш ішінде таралған жарық ағынының сол бұрышқа және жарық көзінің көрінер бетіне қатынасы айтылады. Мысалы, жарық алынған бетке жүргізілген нормалымен бұрышы жасалатын бағытта таралған болса, онда жарықтылық мынаған тең: В - жарқырауық беттің сәулеге жазықтыққа түсірілген проекциясы, dФ – жарық ағыны. dS Жарықтылық пен жарық күші бірімен – бірі байланысты. (9) – да Сонда 10. В (10) – жарықтылық шамасы жарық көзі бетінің бірлігінен нормаль бағыты бойынша шығатын жарық күшіне тең. (9) – дан dФ (11) Осы шарт орындалатын жарқырауық денелер косинустық жарық көздері деп аталады. Осындай жарық көздерінің жарықтылығы тұрақты болады. Белгілі өлшемдері бар косинустық жарық көздерінің жарқырауы (R) мен жарықтылығы (В) өзара байланысты 12. яғни жарқырауық шамасы жарықтылықтан есе артық . Жарық күшінің бірлігі – кандела (кд) Жарық ағынының бірлігі – люмен (лм) 1 лм = 1 кд · 1 стер 3. Жарықталыну бірлігі – люкс (лк) 1 лк = 1 лм / 1 м² 4. Жарқырау бірлігі ретінде әрбір кв. метр бетінен 2 стерадианға тең денелік бұрыш ішінде барлық жаққа 1 люмен жарық ағыны таралатын беттің жарқырауы қолданылады. 1 лм / м² 5. Жарықтылық бірлігі ретінде 1 кв. метр ауданы нормаль бағыт бойынша күші 1 кд – ға жарық беретін беттің жарықтылығы алынады. 1 кд / м² Жарықтылық стильб (сб) деп аталатын бірлікпен де өлшенеді. жүктеу/скачать 1,74 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|