Справочная книга по светотехнике

ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Излучение (радиация) является одной из форм существования материи в виде электромагнитного поля. Ха­рактерной особенностью излучения является корпуску­лярно-волновой дуализм.

Фотон — элементарная частица излучения, энергия которой (квант) є равна Им, где И = 6,626 10-34 Дж-с — постоянная Планка: v — частота ихпучепия, Гц.

В вакууме фотоны движутся со скоростью сQ = = 2,9979 10х м/с (скорость света).

Корпускулярные свойства фотона определяются его массой тф =с/Cq, и импульсом P§=hv/с. Фотон дви­жется со скоростью cq — максимальной скоростью, с которой может двигаться элементарная частица мате­рии: тф = то /- (ьс)2 . Скорость движения фотона

) = і1, очевидно, что фотон находится всегда в движении и массой покоя то не обладает.

Волновые свойства фотона описываются частотой и. ишной волны. Длина волны фотона в вакууме

Ъ=С0 /V.

Генераторами излучения являются движущиеся мо­лекулы и атомы вещества. Монохроматическое (одно­родное) излучение получить на практике нельзя. При­нято под монохроматическим излучением понимать сово­купность выделяемых источником излучения фотонов, обладающих практически одинаковой длиной волны.

Сложное излучение представляют состоящим из со­вокупности монохроматических излучений. Светотех­ника имеет дело с оптическим излучением, т. е. с элек­тромагнитным излучением с длинами волн примерно от 1 нм до 1 мм, лежащими в област и между рентгенов­скими лучами и радиоихпученисм.

Оптическая область спектра делится па ультрафио­летовую, видимую и инфракрасную.

Ультрафиолетовое излучение — ОИ. длины волн мо­нохроматических составляющих которого лежат в пре­делах от 1 до 380 нм. МКО предлагает следующее деле­ние УФ-излучений с длинами волн от 100 до 400 нм: УФ-А — от 315 ло 400 нм; УФ-В — от 280 до 315 нм; УФ-С — от 100 до 280 нм.

Видимое изучение (свет) — излучение, которое, по­падая на сетчагую оболочку глаза, может вызвать зрительное ощущение (ощущение — превращение энергии внешнего раздражителя в факт сознания). Видимое из­лучение имеет длины волн монохроматических состав­ляющих в пределах 380-780 нм.

Инфракрасное изучение имеет длины воли монохро­матических составляющих, большие длин волн види­мого излучения. МКО предлагает следующее деление ИК области ихпучепий: ИК-А — от 780 до 1400 нм; ИК-В - от 1400 до 3000 нм; ИК-С - от 3000 до 106 им (от 3 мкм до 1 мм).

Спектр излучения — совокупность монохроматических излучений, входящих в состав сложно излучения. Спектр излучения может описываться графической, аналитической или табличной зависимостями. Источ­ники излучения моїут иметь сплошной, полосатый, ли­нейчатый спектр или спектр, имеющий сплошную и линейчатую составляющие.

Сплошной спектр — спектр, у которого монохрома­тические составляющие заполняют без разрывов ин­тервал длин волн, в пределах которого происходит из­лучение.

Полосатый спектр — спектр, монохроматические составляющие которого образуют дискретные группы (полосы), состоящие из множества тесно расположен­ных монохроматических излучений.

Линейчатый спектр — спектр, состоящий из отдель­ных, пе примыкающих друг к друїу монохроматиче­ских излучений.

Поток излучения Ф(> — мощность излучения, т. е.

Ф e=dQe/dt

ФР(^., dk)=Qe(X, <1К) / dt, (1.1)

где Qe, Qe(X, cfk) — энергии сложного и монохромати­ческого излучений, испускаемые за время dt Фг,

Согласно термину 845-01-03 Международного светотехнического словаря 1261, за нижчий предел видимого излучения при­нимается диапазон 360- 400 нм, а за верхний предел — 760-830 нм.

Фе(А, dk) — потоки сложного и монохроматического излучений. Вт.

Монохроматический поток излучения иногда изме­ряется также числом квантов в единицу времени.

Для описания распределения потока излучения по спектру пользуются спектральной плотностью потока излучения

ФеХ=Фе(, dk)/dk. (1.2)

Во многих случаях размеры источника излучения намного меньше расстояния от него до облучаемого объекта, поэтому правомочно рассматривать условный точечный источник излучения, т. е. такой, размеры кото­рого настолько малы по сравнена с расстоянием до приемника, что ими можно пренебречь при расчетах. Если принять за точечный источник излучения равно­мерно излучающий круг диаметром d, то поіреппюсть при расчетах в зависимости от расстояния I от круга до приемпика составляет около 9% при I/d = 3 и около 4% при I / d = 5.

Излучение источника распространяется в некото­ром телесном угле.

Телесный угол £2 — часть пространства, ограничен­ная незамкнутой поверхностью. Часто используются телесные углы, ограниченные разными коническими поверхностями (рис. 1.1). Мерой телесного угла с вер­шиной в центре сферы является отношение площади сферической поверхности dA, на которую он опирает­ся, к квадрату радиуса сферы г. За единицу телесного угла — стерадиан (ср) — принят центральный телесный угол, вырезающий участок сферы, площадь которого

равна квадрату ее радиуса. Элементарный зональный телесный угол dQ. ограничен двумя соосными кониче­скими поверхностями, образующие которых сметены на угол da: dSi = dA / г2 = 2л sin a da.

Зо! Шьный телесный угол Дй, для которого «2 - ct| = а2

= Да, равен Аії = 2п Jsin uda = 2n (cos <x( - cos «2)

«1

(табл. 1.1).