Поток излучения. 2.Понятие о спектре электромагнитных излучений.

3.Принцип измерений распределения потока излучения по спектру. 4.Спектральная интенсивность потока излучения. 5. Энергетические величины.

Мощность (или поток) излучения принимают энергию, переносимую в единицу времени. Измеряется в ваттах (Вт). Часто свойства излучения выражают не только общей мощностью, но и ее распределением по спектру (рис. 1.2).

Для характеристик спектрального распределения потока излучения с непрерывным спектром пользуются величиной, называемой спектральной интенсивностью (или спектральной плотностью) излучения .

Выделим на кривой спектрального распределения потока излучения некоторый конечный интервал длин волн, на который приходится мощность излучения . Тогда

и

Зная распределение функции по спектру, можно определить поток излучения любого участка спектра в интервале :

Если

Тогда формула примет вид, выражающий суммарную мощность излучения с непрерывным спектром:

Сила света (I). В светотехнике эта величина принята за основную. Такой выбор не имеет принципиальной основы, а сделан из соображений удобства, так как сила света не зависит от расстояния. Под энергетической силой света в данном направлении понимают поток излучения, приходящийся на единицу телесного угла.

В энергетических единицах где - телесный угол, выраженный в стерадианах (ср).Энергетическая сила света выражается в ваттах на стерадиан (Вт/ср).

Телесный угол. Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхностью и замкнутым криволинейным контуром, не проходящим через вершину угла (рис. 1.4).

Освещенность (Е). Под энергетической освещенностью понимают поток излучения на единицу площади освещаемой поверхности Q:

Энергетическая освещенность выражается в .

Светимость (R). Под светимостью соответственно для энергетических и световых величин понимают полный поток излучения, испускаемый с единицы площади светящейся или отражающей поверхности.

,

Яркость (В). Под энергетической яркостью ( ) источника излучения в данном направлении понимают энергетическую силу света источника в этом направлении, отнесенную, к единице площади проекции его поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

Единицей измерения является .Связав значение с основной величиной - потоком излучения Ф и учитывая, что , получим

Яркость характеризует не только источники, непосредственно излучающие свет, но и вторичные источники - тела, отражающие свет от первичного источника.

Энергия излучения измеряется в джоулях или .

где Ф(t) функция изменения потока излучения во времени.

Энергетическая экспозиция - поверхностную плотность энергии излучения на освещаемой поверхности. Единицей измерения является .

В случае фиксированных значений и с учетом того, что :

Вопрос №2.

6. Понятие о приемнике излучения. 7. Реакции приемника. 8. Классификация приемников излучения. 10. Спектральная чувствительность приемника излучения. 11. Особенность глаза как приемника. 12. Световой поток(F).13. Связь светового потока с потоком излучения. 14. Кривая видности.

6.В результате поглощения света в средах и телах возникает целый ряд явлений:

• Тело, поглотившее излучение, само начинает излучать. При этом вторичное излучение может иметь другой спектральный диапазон, по сравнению с поглощенным. Например, при освещении ультрафиолетовым светом тело испускает видимый свет.

• Энергия поглощенного излучения переходит в электрическую энергию, как в случае фотоэффекта, или производит изменение электрических свойств материала, что происходит в фотопроводниках. Такие превращения называют фотофизическими.

• Другой тип фотофизического превращения - переход энергии излучения в тепловую энергию. Это явление нашло применение в термоэлементах, используемых для измерения мощности излучения.

• Энергия излучения переходит в химическую энергию. Происходит фотохимическое превращение поглотившего свет вещества. Такое преобразование происходит в большинстве светочувствительных материалов.

7. Тела, в которых происходят такие преобразования под действием оптического излучения, получили в светотехнике общее название "приемники излучения".

8. Классификация приемников излучения.

Условно приемники излучения можно разбить на три группы.

1. Естественным приемником излучения является человеческий глаз.

2. Целую группу приемников излучения составляют светочувствительные материалы, традиционными или цифровыми методами: проекционной съемкой, контактным копированием, поэлементной записью изображения с помощью лазеров или светодиодных линеек.

3. Приемниками являются также светочувствительные элементы измерительных приборов (денситометров, колориметров, спектрофотометров др.) и датчиков оптических контрольных устройств, используемых в полиграфическом оборудовании.

10. Спектральная чувствительность приемника излучения.

Спектральная чувствительность зависит от длины волны.

S=cPλ эф./Φλ и Pλ эф.=kΦλSλ (для монохроматических излучений)

Величины Φλ и Pλ называют соответственно монохроматическим потоком излучения и монохроматическим эффективным потоком, а Sλ - монохроматической спектральной чувствительностью.

Большая часть используемых в светотехнике и полиграфии приемников имеет ограниченную область спектральной чувствительности. Так, человеческий глаз чувствителен к «видимой» зоне спектра (от 400 до 700 нм), фототехнические пленки – к ближней ультрафиолетовой и видимой зонам, а копировальные слои – к ультрафиолетовой и синей зонам спектра.

Вопрос №3 Особенность глаза как приемника. Световой поток(F).

Его Связь с потоком излучения. Кривая видности. Связь К и Vλ и их определние. Световые величины Различие светового и энергетического потоков в диапазоне 400-700 нм.

11. Особенность глаза как приемника.

Действие светового потока на глаз вызывает определенную реакцию. В зависимости от уровня действия светового потока работает тот или иной вид светочувствительных приемников глаза, называемых палочками или колбочками. К условиях низкого уровня освещенности глаз видит окружающие предметы за счет палочек. При высоких уровнях освещенности начинает работать аппарат дневного зрения, за который ответственны колбочки. Кроме того, колбочки по своему светочувствительному веществу делятся на три группы(красночувствительные, зеленочувствительные и синечувствительные) с разной чувствительностью в различных областях спектра. Поэтому в отличие от палочек они реагируют не только на световой поток, но и на его спектральный состав. В связи с этим можно сказать, что световое действие двумерно. Количественная характеристика реакции глаза, связанная с уровнем освещения, называется светлотой. Качественная характеристика, связанная с различным уровнем реакции трех групп колбочек, называется цветностью.

12. Световой поток(F).

Под световым потоком понимают мощность излучения, оцененную по его действию на человеческий глаз. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

13. Связь светового потока с потоком излучения.

Для монохроматического излучения:

Fλ=680ύλΦλ

Для интегрального излучения:

F=680ʃύλΦλdλ (под знаком интеграла λ=380нм, а над знаком интеграла λ=780нм).

14. Кривая видности.

Важной характеристикой, имеющей практический интерес, является кривая распределения относительной спектральной чувствительности глаза (относительной спектральной световой эффективности) при дневном свете ύλ=ƒ(λ)

ύλ=Vλ/Vλ max,

где Vλ и Vλ max – абсолютные значения чувствительности глаза к излучению с длиной волны λ и максимальной чувствительности глаза.

В условиях дневного освещения максимальную чувствительность человеческий глаз имеет к излучению с λ=555нм (ν555 =1).

νλ

400 500 600 λ, нм

15. Связь К и Vλ и их определние

Vλ-абсолютное значение чувствительности глаза к излучению с длиной волны λ. Установлено, что в условиях дневного освещения максимальную чувствительность человеческий глаз имеет к излучению с λ= 555 нм(V555=1).При этом на каждую единицу светового потока с F 555 приходится мощность излучения Ф 555=0,00146 Вт. Отношение светового потока F 555 к Ф 555 называется спектральной световой эффективностью: к= F 555/ Ф 555= 680[лм/Вт] Для любой длины волны излучения видимого диапазона к=const.

Световые величины

Существует 2 системы единицы : энергетическая и световая. К световым величинам относятся: 1)Световой поток(F)- мощность излучения, оцененная по его действию на человеческий глаз. Ед.измерения-люмен(лм). 2)Освещенность(Е) – световой поток, падающий на единицу площади освещаемой поверхности(Q). Ед.изм-ия- люкс.За единицу освещенности принята освещенность, которую создает равномерно распределенный световой поток в 1лм на 1 м(в квадрате) поверхности. Е= ∂F/∂Q 3) Светимость (R)- полный поток излучения (световой поток), испускаемый с единицы площади светящейся или отражающей поверхности. Ед.изм-ия – лм/м(квадрат) R=∂F/∂Q.4) Яркость(В)- В=

Единица изм-ия- кд/м(квадрат) 5) Световая энергия(W) W=∫F(t)∂t, лм*с 6) световая экспозиция( Н)- поверхностная плотность световой энергии на освещаемой поверхности H=E*t, лк*с