6. Спектральный состав и плотность потока излучения.

Излучение, характеризуемое одной длиной волны (или частотой), называется монохроматическим излучением. Излучение, состоящее из нескольких или многих монохроматических излучений, называется сложным. Спектр сложного излучения может содержать как несколько отдельных длин волн, так и непрерывную последовательность меняющихся длин волн. В первом случае говорят о линейчатом спектре, во втором - о сплошном.

Диапазон длин волн, охватываемый сплошным спектром, может быть малым или большим, в частности он может простираться от нуля до бесконечности (например, спектр теплового излучения)

Сплошной спектр – спектр, у которого монохромные составляющие заполняют без разрывов интервал длин волн, в пределах которого происходит излучение. Такой спектр характерен для источников теплового излучения, например, ламп накаливания.

Линейчатый спектр – спектр, монохромные составляющие которого образуют дискретные группы (полосы), состоящие из множества тесно расположенных монохромных излучений. Они характерны для разрядных источников, например, натриевых или ртутных ламп.

Рис. 1.2. Спектральный состав потока излучения:

1 – поток излучения ; 2 – спектральная плотность ;

3 – спектральная плотность потока излучения в видимом диапазоне

Таким образом, плотность потока излучения по телесному углу получает наименование энергетической силы света или силы излучения источника и обозначается I_e = dФ_e/d, где dФ_e  бесконечно малый поток излучения, распространяющийся от источника внутри бесконечно малого телесного угла d. Энергетическая сила света измеряется в ваттах на стерадиан.

Поверхностная плотность потока излучения имеет следующие названия: энергетическая светимость M_e = dФ_изл/dА и энергетическая освещенность Е_e = dФ_пад/dА малые потоки, излучаемые элементом площади dА или падающие на него. Эти величины измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).

6. Резонансная схема включения люминесцентных ламп и расчет параметров.

На рис.21 а,б приведены резонансные схемы быстрого зажигания. Предварительный подогрев электродов осуществляется током резонансного контура, образованного индуктивностью и емкостью. За счет падения напряжения на цепи, параллельной лампе, в пусковом режиме создается необходимое зажигающее напряжение, превышающее в 1,5-2 раза номинальное напряжение сети.

Необходимое напряжение холостого хода ПРА создается за счет резонансных явлений в цепи индуктивности и емкости.

Достоинствами схемы являются её большая надёжность, меньшее время зажигания, большая продолжительность горения ЛЛ.

Недостатками такой схемы являются её большая стоимость, большие потери мощности – 30 % от мощности лампы.

 

6. Охарактеризуйте основные понятия и определения силы света, яркости, светимости и освещенности.

Рис. 1.5. Элементарный телесный угол и энергетическая сила света

Пространственная плотность светового потока (рис. 1.5), определяемая отношением светового потока dФ_e к телесному (пространственному) углу d, с вершиной в точке расположения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, называется силой излучения или энергетической силой света

I_e = dФ_e/d . (1.17)

Яркость данной точки источника в данном направлении  это отношение силы света элемента поверхности в выбранном направлении к площади его проекции на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Отсюда яркость

, (1.35)

где  площадь проекции элемента поверхности (см. рис.1.10).

Поскольку

, (1.36)

где θ  угол между нормалью к поверхности и выбранным направлением, то

. (1.37)

Очевидно, что при постоянной яркости на поверхности А

. (1.38)

Учитывая уравнение (1.17), яркость можно определить по

. (1.39)

Единица энергетической яркости  ватт на стерадиан и на квадратный метр; единица яркости  кандела на квадратный метр.

Физический смысл этой величины в том, что именно эту величину непосредственно оценивает глаз  поверхности равной яркости представляются глазу равно светлыми.

Энергетическая освещенность.

Е=dФ/dA , (1.25)

где dA  элемент облучаемой поверхности;   падающий на этот элемент dA световой поток.

Очевидно, что, если поток распределяется на поверхности равномерно, то

Е=Ф/A , (1.26)

где Ф – световой поток, падающий на всю поверхность A.

единица освещенности  люмен на квадратный метр  носит название люкс (лк).

Освещенность в точке поверхности можно легко связать с силой света точечного источника (рис. 1.10). Здесь  нормаль к излучающей площадке dA.

Рис. 1.10. К расчету освещенности излучающей площадки dA

Из (1.17) следует:

, (1.27)

поэтому

(1.28)

где  угол между направлением падающего излучения и нормалью к поверхности А. Окончательно

. (1.29)

Если поверхность нормальна к направлению распространения излучения, то

. (1.30)

Эту зависимость часто называют законом обратных квадратов.

Светимость. Любой реальный источник имеет конечные размеры, которыми в непосредственной близости к нему пренебречь нельзя. Для некоторых практических задач нужно знать распределение потока источника по его поверхности 

М = dФ/dA , (1.31)

где А  поверхность источника оптического излучения.

Нетрудно доказать, что если поток Ф распределяется на поверхности A равномерно, то

М_ср = Ф/A . (1.32)

Эти величины называются светимостью, если под Ф понимается световой поток, или энергетической светимостью в случае лучистого потока.