Освітленість. Закони освітленості
Силою світла джерела називають відношення світлового потоку до області простору, в якій цей світловий потік утворений джерелом.
У Міжнародній системі одиниць за основну одиницю сили світла беруть канделу.
Силу світла позначають літерою І. Для того щоб знайти силу світла, необхідно світловий потік поділити на чотири π (пі). π – це стала фізична величина, яка приблизно дорівнює 3,14. Знаючи силу світла, можна знайти світловий потік. Для цього необхідно силу світла помножити на чотири π.
Освітленістю називається відношення світлового потоку, який падає на деяку ділянку поверхні, до площі цієї поверхні.
За одиницю освітленості в СІ беруть люкс. Один люкс – це освітленість такої поверхні, на один метр якої падає світловий потік, що дорівнює одному люмену.
Освітленість у фізиці позначається літерою Е. Для того щоб знайти освітленість, необхідно світловий потік поділити на площу поверхні. Для знаходження світлового потоку можна освітленість помножити на площу поверхні.
Освітленість прямо пропорційна силі світла й обернено пропорційна квадрату відстані від джерела. Тому освітленість можна обчислити, поділивши силу світла на квадрат відстані від джерела світла до поверхні.
Використання інтерференції в науці і техніці
Інтерференція світла — перерозподіл інтенсивності світла в результатінакладення (суперпозиції) декількох світлових хвиль. Це явище супроводжується чергуванням в просторімаксимумів і мінімумів інтенсивності. Її розподіл називається інтерференційною картиною. Інтерференція світла — дослід Юнга
|
|
|
. Застосування інтерференції дуже важливі й великі. Інтерференція світла має саме широке застосування для вимірювання довжинихвилі випромінювання, дослідження тонкої структури спектральноїлінії, визначення щільності, показників заломлення і дисперсійних властивостейречовин, для вимірювання кутів, лінійних розмірів деталей в довжині світовоїхвилі, для контролю якості оптичних систем і багато чого іншого.
На використанні інтерференції світла заснована дія інтерферометрів іінтерференційних спектроскопії; метод голографії також заснований на інтерференціїсвітла.
Інтерференція поляризованих променівшироко використовують у крісталлооптицідля визначення структури та орієнтації осейкристала, в мінералогії для визначеннямінералів і гірських порід, для виявлення тадослідження напружень і деформацій утвердих тілах, для створення особливовузькосмугових світлофільтрів та ін
Перевірка якості обробки поверхонь.За допомогою інтерференції можна оцінити якість обробки поверхні виробу з точністюдо 1/10 довжини хвилі, тобто з точністю до 10-6 см. Для цього потрібно створити тонкуклиноподібну прошарок повітря між поверхнею зразка і дуже гладкою еталонноїпластиною. Тоді нерівності поверхні розміром до 10-6 см викличуть помітні викривленняінтерференційних смуг, що утворюються при відображенні світла від конкретнихповерхні і нижній межі еталонної пластини.
|
|
|
Просвітлення оптики.Обєктиви сучасних фотоапаратів ікінопроекторів, перископи підводних човніві різні інші оптичні пристрої складаються звеликої кількості оптичних стекол -лінз, призм та ін Проходячи через такіпристрої, світло відбивається від багатьохповерхонь. Число відображають поверхоньв сучасних фотообєктива перевищує 10, а вперископ підводних човнів доходить до 40.
Частина світлового пучка після багаторазового відбиття від внутрішніх поверхонь все жтаки проходить через оптичний прилад, але розсіюється і вже не бере участь у створеннічіткого зображення. На фотографічних зображеннях, наприклад, з цієї причиниутворюється "вуаль". Для усунення цих неприємних наслідків відбиття світла від поверхніоптичних стекол треба зменшити частку відображеної енергії світла.
Дається приладом зображення робиться при цьому яскравіше, "просвітлюються".Звідси і відбувається термін просвітлення оптики. На поверхню оптичногоскла, наприклад лінзи, наносять тонку плівку з показником заломленняNп, меншим за показник заломлення скла nс.
|
|
|
Інтерферометри - вимірювальні прилади, в яких використовується інтерференція хвиль.Принцип дії всіх інтерферометрів однаковий, і відрізняються вони лише методамиотримання когерентних хвиль і тим, яка величина безпосередньо вимірюється.
Пучок світла за допомогою того або іншогопристрою просторово розділяється на два абобільше число когерентних пучків, якіпроходять різні оптичні шляхи, а потімзводяться разом. У місці сходження пучківспостерігається інтерференційнаживопис, вигляд якої, тобто форма і взаємнерозташування інтерференційних максимумів імінімумів, залежить від способу розділенняпучка світла на когерентні пучки, від числаінтерферують пучків, різниці їх оптичнихшляхів (оптичної різниці ходу), відносноїінтенсивності, розмірівджерела, спектрального складу світла.
Поняття про голографію
Голографія – це відносно новий напрям в когерентній оптиці, розвиток якого пов'язаний з появою і вдосконаленням джерел когерентного випромінювання – лазерів. В голографії, як і у фотографії, вирішується питання записування інформації, яку несе світлова хвиля, відбита від об'єкта. Інформація про об'єкт міститься частково в амплітуді (амплітудна інформація), частково у фазі (фазова інформація). Прифотографуванні на фотопластині фіксується інтенсивність хвилі і тим самим реєструється амплітудна інформація про об'єкт. Фазова інформація при цьому втрачається. Проте якщо хвиля має високу когерентність, то на фотопластині можна записати як амплітудну, так і фазову інформації, застосувавши метод голографії («голографія» перекладається як «повний запис»).
|
|
|
У основі методу голографії лежить інтерференційний принцип, згідно з яким для виявлення фазової інформації, що міститься в хвилі, треба створити інтерференцію досліджуваної (об'єктної) хвилі з деякою допоміжною (опорною) хвилею. Амплітуда результуючої хвилі міститиме інформацію як про амплітуду, так і про фазу об'єктної хвилі. При цьому обидві хвилі, що інтерферують, повинні мати високу когерентність, щоб забезпечити достатньо чітку інтерференційну картину на фотопластині (голограмі).
Для пояснення методу голографії розглянемо такий приклад (рис. 8.16, а). Від точкового джерела (об'єкта) 0 на фотопластину Фпадає сферична хвиля 1 (на рис. показано два промені під кутами 
і 
). Це об'єктна хвиля. Одночасно на пластину падає плоска опорна хвиля 2. В результаті інтерференції цих хвиль виникає тонка система інтерференційних смуг. Ця система смуг, зафіксована на фотопластині, називається голограмою точкового об'єкта 0.
Таким чином, інформація про об'єкт зберігається у вигляді інтерференційної картини, зафіксованої на голограмі. Щоб «прочитати» (відновити) цю інформацію, треба освітити голограму опорною хвилею (рис.8.16, б).
При цьому в результаті дифракції світла на системі інтерференційних смуг виникнуть три дифракційні хвилі, причому в кожній точці голограми кут дифракції буде рівний тому куту, під яким в цю точку падав при записі голограми об'єктний промінь. З рис.8.16, б видно,що хвиля 1 формує уявне зображення об'єкта, а хвиля 3 – дійсне зображення. Хвиля 1 є початковою об'єктною хвилею, відтвореною з голограми.
Наведений приклад дозволяє зрозуміти основні особливості голографічного методу:
процес голографії є двоступінчатим: на першій стадії голограма записується, на другій прочитується; при прочитуванні голограми відтворюється початкова об'єктна світлова хвиля (неначебто сам об'єкт як і раніше відбивав світло);
Рисунок 8.16 – До пояснення принципу голографії
інформация про об'єкт записується інтегрально: кожна точка видимої поверхні об'єкта записується по всій поверхні голограми; тому псування частини поверхні голограми не приводить у багатьох випадках до втрати інформації;
на відміну від фотографування метод голографії не потребує застосування лінзових систем.
При фотографуванні інформація передається по ланцюжку: об'єкт ? світлова хвиля ? фотопластина ? око. В голографії ж інформація передається по іншому ланцюжку: об'єкт ? світлова хвиля ? фотопластина (голограма) ? світлова хвиля ? око. При цьому обидві світлові хвилі, фігуруючі в останньому ланцюжку, є еквівалентними. Тому при розгляді голограми (освітленою опорною хвилею) око спостерігача сприймає не двовимірне зображення об'єкта, а сам об'єкт як він є. При прочитуванні голограм тривимірних реальних об'єктів спостерігають саме тривимірні реальні об'єкти. Голограма відтворює об'ємне зображення, що має з оптичної точки зору властивості реального об'єкта.
Голографічний метод одержує широке практичне застосування для вирішення різних завдань, таких, як розпізнавання образів, побудова блоків пам'яті великої місткості, введення і виведення інформації, в технології виготовлення мікросхем і багатьох інших.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 389; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!