източници на светлина

Тялото на източник на светлина се нарича излъчващ енергия в светлина диапазон.

класификация на източниците на светлина може да се извършва в зависимост от техните различни характеристики. Така че важно е разделението физика на светлинните източници на място и непрекъснати източници (модел леки).

Възможност да се раздели на естествени и изкуствени източници на светлина. Естествените източници са: слънцето, звездите, атмосферните електрически разряди, и т.н. Изкуствени източници на светлина считат: пламък, различни лампи, светодиоди и лазери. Изкуствени източници на светлина се различават в зависимост от вида на енергия, която се превръща в радиация.

Източниците на светлина се делят на:

• Източници на топлина (светлина, която се появява в резултат на тяхното нагряване до високи температури);
• луминесцентни източници (светлинна емисия, която възниква в резултат на преобразуване на различни форми на енергия, различни от топлина).

И изкуствени източници на светлина могат да споделят в зависимост от техните характеристики на дизайна.

Характеристики на източници на светлина. светлинен интензитет

точков източник светлина се нарича. размер, който може да се пренебрегне в сравнение с разстоянието от източника до точката на наблюдение. Оптично хомогенни и изотропни средни вълни, които излъчва точков източник, са сферични.

За да се характеризират точковия източник се използва такова нещо като интензитет на светлината ($ I $). която се определя като:

където $ DF $ - светлина, която се излъчва от източник в пространствен ъгъл $ г \ Omega $. Ако ние считаме, сферична координатна система, можем да кажем, че като цяло, интензивността на светлината зависи от полярна ($ \ vartheta $) и азимут ($ \ varphi $) ъгли ($ I = I (\ vartheta \ varphi) $).

Източникът на светлина се нарича изотропно. ако интензивността на светлината не зависи от посоката. За изотропно източник на светлина може да бъде записано, че:

където F - общия светлинен източник поток, който излъчва във всички посоки. Големината на силата източник, дефинирани като (2) се нарича средната мощност на източника на светлина сферична.

Ако източникът не може да се счита за момент на светлината (удължен източник), а след това използвайте повърхността на интензивност концепция елемент ($ DS $). В този случай, във формула (1) под стойност $ $ DF разбере светлинния поток, че облъчва повърхността на изходния елемент ($ DS $) в пространствен ъгъл ($ г \ Omega $).

Решете контрол по всички предмети. 10 години опит! Цена от 100 рубли. период от 1 ден!

Основната единица на светлинен интензитет измерване $ $ SI е кандела (CD $ $) (стар - свещ (комуникация $ $)). 1 $ $ CD излъчва позоваване светлина под формата на черно тяло при температура $ T = 2046,6 К $ (втвърдяване температура на чист платина) и налягане от 101 325 Pa $ $.

светлинен поток

Светлинен поток, който е изпратен от точков източник в пространствен ъгъл $ г \ Omega, $ се изчислява по формулата:

Следователно, общо светлинен поток, който се излъчва от източник, е равна на интеграла над пълен пространствен ъгъл на 4 $ \ пи $:

Основната единица за измерване на светлинния поток - лумена (LM $ $), което е равно на светлинен източник, който излъчва поток 1 $ $ CD а вътре в пространствен ъгъл на един стерадиан $ $.

светлина

Стойността ($ E $), равна на:

Той призова осветление. В израз (5) dF_ $ $ -. Светлинният поток, който е инцидент на елемент повърхност $ DS $ SI осветеност на измерена в лукса (LX).

с равномерно разпределение на потока над повърхността.

Осветление, което създава точков източник може да бъде изчислена като:

r-, където разстоянието от източника на повърхността, $ \ алфа $ - ъгълът между повърхността нормално и по посока на източника.

Решете контрол по всички предмети. 10 години опит! Цена от 100 рубли. период от 1 ден!

Пишем евтини и точно навреме! Повече от 50 000 доказани професионалисти

сияйност

Разширяване на светлинния източник се характеризира с яркост (R $ $) от неговите части. Той се характеризира радиация (отражение) на светлина избран повърхност елемент във всички посоки. Тя се определя като:

където $ _ $ - поток, който излъчва елемент източник повърхност ($ DS $) във всички посоки в $ 0 \ ле \ vartheta \ ле \ $ Frac, където $ \ vartheta $ - ъгълът които преференциално посока към външната нормалата към повърхност.

Яркостта може да се появят в резултат на повърхността отражението на падащата светлина. В този случай, при $ на $ _ трябва да се разбира в експресионния (8) поток, който отразява елементарна повърхност DS от $ \ $ във всички посоки.

Яркостта се измерва в луксове $ $.

Яркост ($ B $) се използва за излъчване характеристика (отражение) в предпочитаната посока на светлината. Посоката е разположен в същото полярен ъгъл ($ \ vartheta $), което се нанася върху външната нормалата ($ \ $ overrightarrow) за излъчване на поле и азимутен ъгъл ($ \ varphi $). Това физическо количество е дефинирано като:

където $ DS $ - начално светлинен пространство. Като цяло, $ B = B (\ vartheta \ varphi) $.

Източници на светлина чиято яркост не се променя в зависимост от посоката, наречени Lambertian (или косинус подчинявайки закона на Ламберт). За Lambert тела ди $ $ елементарна площ е пропорционална на $ защото \ vartheta. $

Задача: Намерете светлината, която се излъчва елементарните повърхностни DS на $ $ вътре в конус, чиято ос е перпендикулярна на избрания елемент. ъгълът на конуса е равен на $ \ vartheta_0 $. Това предполага, че светлинната повърхността подчинява Lambert и яркостта му е равна на $ B $.

Като основа за решаване на проблема ще се определението на яркост и от изричното елемент на светлинния поток:

Елементен пространствен ъгъл в сферични координати се получава от:

\ [D \ Omega = грях \ vartheta г \ vartheta г \ varphi \ наляво (1.2 \ дясно). \]

Заместването на експресията за пространствен ъгъл, в израза (1.1), ние получаваме:

\ [DF = Bsin \ vartheta г \ vartheta г \ varphi dScos \ vartheta \ наляво (1.3 \ дясно). \]

Ние намерите пълен светлинен поток интеграцията на израза (1.3):

Отговор :. $ F = \ пи ^ 2 VdSsin \ vartheta_0 $

Цел: Яркост еднакъв радиус светлинен диск $ R $ променя в съответствие със закона $ B = B_0cos \ vartheta, $ където $ B_0 = конст \ vartheta \ - \ ъгъл $ с нормалната на повърхността. Каква е силата на светене (P), който излъчва диск?

Елемент светлинен поток, като се използва уравнението на проблемните условия да изразят както ярост

\ [DF = Bd \ Omega dScos \ vartheta = B_0 ^ 2г \ Omega DS \ наляво (2.1 \ полето), \]

където елементарен пространствен ъгъл в сферични координати се получава от:

\ [D \ Omega = грях \ vartheta г \ vartheta г \ varphi \ наляво (2.2 \ дясно). \]

Светлинен поток ще намерите интеграл на експресията (2.1) с използване на (2,2):