Swali la 2. Kiasi cha Photometric na vitengo vyake.
Fotoometri ni tawi la optics linalohusika na kipimo cha sifa za nishati mionzi ya macho katika michakato ya usambazaji na mwingiliano na jambo. Upigaji picha hutumia kiasi cha nishati ambacho kina sifa ya vigezo vya nishati ya mionzi ya macho, bila kujali athari zake kwa wapokeaji wa mionzi, na pia hutumia. kiasi cha mwanga, ambazo zina sifa ya athari za kisaikolojia za mwanga na zinatathminiwa na athari zao kwa macho ya binadamu au wapokeaji wengine.
Kiasi cha nishati.
Mtiririko wa nishatiF e - kiasi nambari sawa na nishati W mionzi inayopitia sehemu ya perpendicular kwa mwelekeo wa uhamisho wa nishati kwa muda wa kitengo
F e = W/ t, wati (W).
Mtiririko wa nishati ni sawa na nishati ya nishati.
Nishati iliyotolewa chanzo halisi ndani ya nafasi inayozunguka, kusambazwa juu ya uso wake.
Mwangaza wa nishati(upungufu) R e - nguvu ya mionzi kwa kila eneo la uso wa kitengo katika pande zote:
R e = F e/ S, (W/m 2),
hizo. inawakilisha msongamano wa uso mtiririko wa mionzi.
Nguvu ya nishati ya mwanga (nguvu ya mionzi) I e imedhamiriwa kwa kutumia dhana ya chanzo cha nuru ya uhakika - chanzo ambacho vipimo vyake, ikilinganishwa na umbali wa tovuti ya uchunguzi, vinaweza kupuuzwa. Nguvu ya nishati ya mwanga I thamani ya e, sawa na uwiano mtiririko wa mionzi F e chanzo kwa pembe thabiti ω , ambayo mionzi hii inaenea:
I e = F e/ ω , (W/Jumatano) - watt kwa sterdiani.
Pembe thabiti ni sehemu ya nafasi iliyopunguzwa na uso fulani wa conical. Matukio maalum ya pembe imara ni trihedral na pembe za polyhedral. Pembe thabiti ω kipimo kwa uwiano wa eneo S sehemu hiyo ya tufe iliyojikita kwenye kipeo uso wa conical, ambayo hukatwa na angle hii imara, kwa mraba wa radius ya nyanja, i.e. ω = S/r 2. Tufe kamili huunda pembe thabiti sawa na 4π steradians, i.e. ω = 4π r 2 /r 2 = 4π Jumatano.
Ukali wa mwanga wa chanzo mara nyingi hutegemea mwelekeo wa mionzi. Ikiwa haitegemei mwelekeo wa mionzi, basi chanzo kama hicho kinaitwa isotropic. Kwa chanzo cha isotropiki, nguvu ya mwanga ni
I e = F e/4π.
Katika kesi ya chanzo kilichopanuliwa, tunaweza kuzungumza juu ya ukubwa wa mwanga wa kipengele cha uso wake dS.
Mwangaza wa nishati (mwangaza) KATIKA e - thamani sawa na uwiano wa ukubwa wa nishati ya mwanga Δ I e kipengele cha uso unaoangaza kwenye eneo hilo ΔS makadirio ya kipengele hiki kwenye ndege perpendicular kwa mwelekeo wa uchunguzi:
KATIKA e = Δ I e/Δ S. [(W/(wastani.m 2)].
Mwangaza wa nishati (mwangaza) E e inaashiria kiwango cha kuangaza kwa uso na ni sawa na kiasi cha mtiririko wa mionzi kutoka pande zote za tukio kwenye kitengo cha uso ulioangaziwa ( W/m 2).
Katika photometry sheria hutumiwa miraba inverse(Sheria ya Kepler): mwanga wa ndege kutoka kwa mwelekeo wa pembeni kutoka kwa chanzo cha uhakika kwa nguvu I e kwa mbali r ni sawa na:
E e = I e/ r 2 .
Kupotoka kwa boriti ya mionzi ya macho kutoka kwa perpendicular hadi uso kwa pembe α husababisha kupungua kwa mwanga (sheria ya Lambert):
E e = I mazingira α /r 2 .
Jukumu muhimu Wakati wa kupima sifa za nishati ya mionzi, usambazaji wa muda na spectral wa nguvu zake una jukumu. Ikiwa muda wa mionzi ya macho ni chini ya muda wa uchunguzi, basi mionzi inachukuliwa kuwa ya pulsed, na ikiwa ni ndefu, inachukuliwa kuendelea. Vyanzo vinaweza kutoa mionzi ya urefu tofauti wa mawimbi. Kwa hiyo, katika mazoezi, dhana ya wigo wa mionzi hutumiwa - usambazaji wa nguvu za mionzi pamoja na kiwango cha wavelength λ (au masafa). Karibu vyanzo vyote hutoa tofauti katika sehemu tofauti za wigo.
Kwa muda usio na kikomo wa urefu wa mawimbi dλ thamani ya wingi wowote photometric inaweza kuweka kwa kutumia yake wiani wa spectral. Kwa mfano, wiani wa spectral mwangaza wa nguvu
R el = dW/dλ,
Wapi dW- nishati inayotolewa kutoka kwa eneo la kitengo kwa kila wakati wa kitengo katika safu ya urefu wa mawimbi kutoka λ kabla λ + dλ.
Kiasi cha mwanga. Kwa vipimo vya macho, wapokeaji mbalimbali wa mionzi hutumiwa, sifa za spectral ambao unyeti wake kwa mwanga wa urefu tofauti wa mawimbi ni tofauti. Unyeti wa taswira wa kigundua picha cha mionzi ya macho ni uwiano wa wingi unaoonyesha kiwango cha mwitikio wa mpokeaji kwa mtiririko au nishati ya mionzi ya monokromatiki inayosababisha majibu haya. Kuna unyeti kamili wa spectral ulioonyeshwa katika vitengo vilivyotajwa (kwa mfano, A/W, ikiwa jibu la mpokeaji linapimwa A), na unyeti wa spectral usio na kipimo - uwiano wa unyeti wa spectral katika urefu fulani wa mionzi hadi thamani ya juu ya unyeti wa spectral au kwa unyeti wa spectral katika urefu fulani wa wimbi.
Usikivu wa spectral wa photodetector inategemea tu mali yake; ni tofauti kwa wapokeaji tofauti. Unyeti wa jamaa wa spectral wa jicho la mwanadamu V(λ ) imeonyeshwa kwenye Mtini. 5.3.
Jicho ni nyeti zaidi kwa mionzi yenye urefu wa wimbi λ =555 nm. Kazi V(λ ) kwa urefu wa wimbi hili huchukuliwa sawa na umoja.
Kwa mtiririko sawa wa nishati, kiwango cha mwanga kilichotathminiwa kwa kuonekana kwa urefu wa mawimbi mengine kinageuka kuwa kidogo. Unyeti wa jamaa wa spectral wa jicho la mwanadamu kwa urefu huu wa mawimbi ni chini ya umoja. Kwa mfano, thamani ya chaguo za kukokotoa inamaanisha kuwa nuru ya urefu uliopeanwa lazima iwe na msongamano wa mtiririko wa nishati mara 2 zaidi ya nuru ambayo , ili hisia za kuona ziwe sawa.
Mfumo wa kiasi cha mwanga huletwa kwa kuzingatia unyeti wa jamaa wa spectral wa jicho la mwanadamu. Ndiyo maana vipimo vya mwanga, kuwa ya kibinafsi, tofauti na lengo, nguvu, na vitengo vya mwanga vinaletwa kwao, vinavyotumiwa tu kwa mwanga unaoonekana. Sehemu ya msingi ya mwanga katika mfumo wa SI ni mwangaza wa mwanga - candela (cd), ambayo ni sawa na ukubwa wa mwanga katika mwelekeo fulani wa chanzo kinachotoa mionzi ya monochromatic na mzunguko wa 5.4 10 14 Hz, nguvu yenye nguvu ya mwanga katika mwelekeo huu ni 1/683 W/sr. Vipimo vingine vyote vya mwanga vinaonyeshwa kwenye candela.
Ufafanuzi wa vitengo vya mwanga ni sawa na vitengo vya nishati. Kupima wingi wa mwanga kutumia mbinu maalum na vyombo - photometers.
Mtiririko wa mwanga . Kitengo mtiririko wa mwanga ni lumeni (lm) Ni sawa na mtiririko wa mwanga unaotolewa na chanzo cha mwanga cha isotropiki na mkazo wa 1. cd ndani ya pembe thabiti ya steradian moja (pamoja na usawa wa uwanja wa mionzi ndani ya pembe thabiti):
1 lm = 1 cd·1 Jumatano.
Imethibitishwa kimajaribio kuwa mtiririko wa mwanga wa 1m unaotokana na mionzi yenye urefu wa mawimbi. λ = 555nm inalingana na mtiririko wa nishati wa 0.00146 W. Kuteleza kwa mwanga katika 1 lm, inayoundwa na mionzi yenye urefu tofauti wa wimbi λ , inalingana na mtiririko wa nishati
F e = 0.00146/ V(λ ), W,
hizo. 1 lm = 0,00146 W.
Mwangaza E- thamani inayohusiana na uwiano wa flux mwanga F kuanguka juu ya uso, kwa eneo hilo S uso huu:
E = F/S, anasa (sawa).
1 sawa- mwangaza wa uso, kwa 1 m 2 ambapo mtiririko wa mwanga huanguka kwa 1 lm (1sawa = 1 lm/m 2). Kupima kuangaza, vyombo hutumiwa kupima mtiririko wa mionzi ya macho kutoka pande zote - mita za lux.
Mwangaza R C (mwangaza) wa uso unaong'aa katika mwelekeo fulani φ ni kiasi sawa na uwiano wa mwangaza wa mwanga. I katika mwelekeo huu kwa mraba S makadirio ya uso unaong'aa kwenye ndege inayoelekea mwelekeo huu:
R C= I/(S cos φ ), (cd/m 2).
KATIKA kesi ya jumla Mwangaza wa vyanzo vya mwanga ni tofauti kwa mwelekeo tofauti. Vyanzo ambavyo mwangaza wake ni sawa katika pande zote huitwa Lambertian au cosine, kwa kuwa flux ya mwanga inayotolewa na kipengele cha uso wa chanzo hicho ni sawia na cosφ. Mwili mweusi tu ndio unaokidhi hali hii.
Photometer yoyote iliyo na pembe ndogo ya kutazama kimsingi ni mita ya mwangaza. Kupima usambazaji wa anga na mwangaza na mwangaza huruhusu viwango vingine vyote vya fotometri kuhesabiwa kwa kuunganishwa.
1. Ni nini? maana ya kimwili kiashiria kabisa
refraction ya kati?
2. Ni nini kiashiria cha jamaa kinzani?
3. Inazingatiwa chini ya hali gani? tafakari kamili?
4. Kanuni ya uendeshaji wa viongozi wa mwanga ni nini?
5. Kanuni ya Fermat ni ipi?
6. Nishati na kiasi cha mwanga hutofautianaje katika fotometri?
Kutathmini nishati ya mionzi na athari zake kwa wapokeaji wa mionzi, ambayo ni pamoja na vifaa vya photoelectric, wapokeaji wa joto na photochemical, pamoja na jicho, nishati na kiasi cha mwanga hutumiwa.
Kiasi cha nishati ni sifa za mionzi ya macho inayohusiana na safu nzima ya macho.
Jicho kwa muda mrefu alikuwa mpokeaji pekee wa mionzi ya macho. Kwa hiyo, kihistoria imetokea kwamba kwa ubora na quantification Katika sehemu inayoonekana ya mionzi, kiasi cha mwanga (photoometric) hutumiwa ambacho kinalingana na kiasi cha nishati kinachofanana.
Dhana ya flux ya mionzi inayohusiana na safu nzima ya macho ilitolewa hapo juu. Kiasi ambacho katika mfumo wa kiasi cha mwanga kinalingana na flux ya mionzi,
ni mtiririko wa mwanga Ф, yaani nguvu ya mionzi inayokadiriwa na mwangalizi wa kawaida wa photometric.
Hebu tuchunguze kiasi cha mwanga na vitengo vyao, na kisha tupate uhusiano kati ya kiasi hiki na nishati.
Ili kutathmini vyanzo viwili mionzi inayoonekana luminescence yao katika mwelekeo wa uso sawa inalinganishwa. Ikiwa mwanga wa chanzo kimoja unachukuliwa kama umoja, basi kwa kulinganisha mwanga wa chanzo cha pili na cha kwanza tunapata thamani inayoitwa ukali wa mwanga.
KATIKA Mfumo wa kimataifa Vitengo vya SI kwa kitengo cha nguvu ya mwanga ni candela, ufafanuzi wake ambao uliidhinishwa na Mkutano Mkuu wa XVI (1979).
Candela ni nguvu ya kuangaza katika mwelekeo fulani wa chanzo kinachotoa mionzi ya monochromatic na mzunguko wa Hz, nguvu ya mwanga yenye nguvu ambayo katika mwelekeo huu ni.
Ukali wa mwanga, au msongamano wa angular wa flux mwanga,
ni wapi mtiririko wa mwanga katika mwelekeo fulani ndani ya pembe thabiti
Pembe dhabiti ni sehemu ya nafasi iliyopunguzwa na uso wa koni ya kiholela. Ikiwa tunaelezea nyanja kutoka juu ya uso huu kama kutoka katikati, basi eneo la sehemu ya nyanja iliyokatwa na uso wa conical (Mchoro 85) itakuwa sawia na mraba wa radius ya nyanja:
Mgawo wa uwiano ni thamani ya pembe thabiti.
Sehemu ya pembe dhabiti ni steradian, ambayo ni sawa na pembe dhabiti na vertex yake katikati ya tufe, ikikata eneo kwenye uso wa nyanja; sawa na eneo hilo mraba na upande sawa na radius nyanja. Tufe kamili huunda pembe thabiti
Mchele. 85. Pembe imara
Mchele. 86. Mionzi katika angle imara
Ikiwa chanzo cha mionzi iko kwenye vertex ya koni ya mviringo ya kulia, basi angle imara iliyotengwa katika nafasi ni mdogo na cavity ya ndani ya uso huu wa conical. Kujua thamani ya pembe ya ndege kati ya mhimili na jenereta ya uso wa conical, tunaweza kuamua angle thabiti inayolingana.
Hebu tuchague katika pembe thabiti pembe isiyo na kikomo ambayo hukata sehemu ya annular nyembamba sana kwenye tufe (Mchoro 86). Kesi hii inarejelea usambaaji wa kawaida wa nguvu ya axisymmetric.
Eneo la sehemu ya annular ni mahali ambapo umbali kutoka kwa mhimili wa koni hadi upana wa pete nyembamba.
Kulingana na Mtini. iko wapi radius ya tufe.
Kwa hivyo wapi
Pembe thabiti inayolingana na pembe ya ndege
Kwa hemisphere, pembe thabiti ya tufe ni -
Kutoka kwa formula (160) inafuata kwamba flux ya mwanga
Ikiwa ukubwa wa mwanga haubadilika wakati wa kusonga kutoka mwelekeo mmoja hadi mwingine, basi
Hakika, ikiwa chanzo cha mwanga kilicho na mwangaza wa mwanga kinawekwa kwenye vertex ya pembe imara, basi flux sawa ya mwanga hufika katika maeneo yoyote yaliyopunguzwa na uso wa conical ambao hutofautisha angle hii imara katika nafasi. ya sehemu za tufe zilizo makini na katikati kwenye kipeo cha pembe thabiti. Kisha, kama uzoefu unaonyesha, kiwango cha mwangaza wa maeneo haya ni sawia na miraba ya radii ya nyanja hizi na sawia moja kwa moja na saizi ya maeneo.
Kwa hivyo, usawa ufuatao unashikilia: yaani, formula (165).
Uhalali uliotolewa wa fomula (165) ni halali tu katika kesi wakati umbali kati ya chanzo cha mwanga na eneo lenye mwanga ni mkubwa vya kutosha ikilinganishwa na saizi ya chanzo na wakati kati kati ya chanzo na eneo lililoangaziwa hainyonyi au kutawanya nishati ya mwanga.
Kitengo cha flux inayong'aa ni lumen (lm), ambayo ni mtiririko ndani ya pembe thabiti wakati kiwango cha mwanga cha chanzo kilicho kwenye kipeo cha pembe thabiti ni sawa na
Mwangaza wa eneo la kawaida kwa miale ya tukio huamuliwa na uwiano unaoitwa illuminance E:
Mfumo (166), pamoja na fomula (165), hufanyika chini ya hali ya kuwa mwangaza wa mimi haubadiliki wakati wa kusonga kutoka mwelekeo mmoja hadi mwingine ndani ya pembe fulani imara. KATIKA vinginevyo fomula hii itatumika tu kwa eneo lisilo na kikomo
Ikiwa mionzi ya tukio huunda pembe na kawaida kwa eneo lililoangazwa, basi fomula (166) na (167) zitabadilika, kwani eneo lenye mwanga litaongezeka. Kama matokeo, tunapata:
Wakati tovuti inaangazwa na vyanzo kadhaa, mwanga wake
ambapo idadi ya vyanzo vya mionzi, yaani, jumla ya mwanga ni sawa na jumla ya mwanga uliopokelewa na tovuti kutoka kwa kila chanzo.
Kitengo cha kuangaza kinachukuliwa kuwa mwanga wa tovuti wakati flux ya mwanga inaanguka juu yake (tovuti ni ya kawaida kwa mionzi ya tukio). Kitengo hiki kinaitwa anasa
Ikiwa vipimo vya chanzo cha mionzi haviwezi kupuuzwa, basi kutatua matatizo kadhaa ni muhimu kujua usambazaji wa mwanga wa chanzo hiki juu ya uso wake. Uwiano wa mtiririko wa mwanga unaotoka kwenye kipengele cha uso hadi eneo la kipengele hiki huitwa mwangaza na hupimwa kwa lumens kwa kila kipengele. mita ya mraba Mwangaza pia ni sifa ya usambazaji wa flux ya mwanga iliyoakisiwa.
Kwa hivyo, mwangaza
iko wapi eneo la uso wa chanzo.
Uwiano wa ukubwa wa mwanga katika mwelekeo fulani kwa eneo la makadirio ya uso wa mwanga kwenye ndege perpendicular kwa mwelekeo huu inaitwa mwangaza.
Kwa hiyo, mwangaza
iko wapi pembe kati ya kawaida kwa tovuti na mwelekeo wa mwangaza wa mwanga
Kubadilisha thamani [ona. formula (160)), tunapata mwangaza huo
Kutoka kwa formula (173) inafuata kwamba mwangaza ni derivative ya pili ya flux kwa heshima na angle imara kwa eneo hilo.
Kitengo cha mwangaza ni candela kwa mita ya mraba
Msongamano wa uso wa nishati nyepesi ya mionzi ya tukio huitwa mfiduo:
Kwa ujumla, mwanga uliojumuishwa katika fomula (174) unaweza kubadilika kwa wakati
Ufafanuzi una kubwa umuhimu wa vitendo, kwa mfano katika upigaji picha na hupimwa kwa sekunde za lux
Fomula (160)-(174) hutumiwa kuhesabu idadi ya mwanga na nishati, kwanza, kwa mionzi ya monochromatic, i.e. mionzi yenye urefu fulani wa wimbi, na pili, kwa kukosekana kwa kuzingatia usambazaji wa spectral wa mionzi, ambayo, kwa kawaida. hutokea katika vyombo vya macho vinavyoonekana.
Muundo wa spectral wa mionzi - usambazaji wa nguvu ya mionzi juu ya urefu wa wimbi ni muhimu sana kwa kuhesabu kiasi cha nishati wakati wa kutumia wapokeaji wa mionzi ya kuchagua. Kwa mahesabu haya, dhana ya wiani wa flux ya mionzi ya spectral ilianzishwa [tazama. fomula (157)-(159)].
Katika safu ndogo ya urefu wa mawimbi, kwa mtiririko huo tuna:
Kiasi cha nishati kinachoamuliwa na fomula pia hutumika kwa sehemu inayoonekana ya wigo.
Idadi kuu ya picha na nishati, fomula zao za kufafanua na vitengo vya SI vimetolewa katika Jedwali. 5.
Ufafanuzi kiasi cha photometric mfululizo wa mwanga na uhusiano wa hisabati kati yao ni sawa na kiasi na mahusiano ya mfululizo wa nishati. Ndiyo maana mtiririko wa mwanga, kupanua ndani ya angle imara, ni sawa na. Kitengo cha flux cha mwanga 
(lumeni) Kwa mwanga wa monochromatic uhusiano kati ya nishati na kiasi cha mwanga inatolewa na formula:
Wapi 
- wito wa mara kwa mara mitambo sawa na mwanga.
Kuteleza kwa mwanga kwa muda wa urefu wa wimbi kutoka l kabla,
, (30.8)
Wapi j- kazi ya usambazaji wa nishati juu ya urefu wa mawimbi (tazama Mchoro 30.1). Kisha flux ya jumla ya mwanga iliyobebwa na kila mtu mawimbi ya wigo,
. (30.9)
Mwangaza
Fluji inayong'aa inaweza pia kutoka kwa miili ambayo haiangazi yenyewe, lakini inaakisi au kutawanya tukio la mwanga juu yao. Katika hali kama hizi, ni muhimu kujua ni nini flux nyepesi huanguka kwenye eneo fulani la uso wa mwili. Kwa kusudi hili hutumiwa wingi wa kimwili, inayoitwa mwangaza
. (30.10)
Mwangaza ni nambari sawa na uwiano wa tukio la jumla la flux ya mwanga kwenye kipengele cha uso kwa eneo la kipengele hiki (ona Mchoro 30.4). Kwa pato la mwanga sare
Kitengo cha mwanga 
(anasa). Lux ni sawa na mwanga wa uso na eneo la 1 m2 wakati flux ya mwanga ya 1 lm inaanguka juu yake. Irradiance imedhamiriwa vivyo hivyo
Kitengo cha irradiance.
Mwangaza
Kwa mahesabu mengi ya taa, vyanzo vingine vinaweza kuzingatiwa kama vyanzo vya uhakika. Walakini, katika hali nyingi vyanzo vya mwanga huwekwa karibu vya kutosha ili umbo lao linaweza kutofautishwa, kwa maneno mengine, vipimo vya angular vyanzo viko ndani ya uwezo wa jicho au chombo cha macho kutofautisha kitu kilichopanuliwa kutoka kwa uhakika. Kwa vyanzo vile, kiasi cha kimwili kinachoitwa mwangaza huletwa. Dhana ya mwangaza haitumiki kwa vyanzo ambavyo vipimo vya angular ni chini ya azimio la jicho au chombo cha macho (kwa mfano, nyota). Mwangaza ni sifa ya utoaji wa uso wa mwanga katika mwelekeo fulani. Chanzo kinaweza kung'aa na mwanga wake mwenyewe au ulioakisiwa.
Wacha tuchague mtiririko wa mwanga unaoenea kwa mwelekeo fulani kwa pembe thabiti kutoka kwa sehemu ya uso wa mwanga. Mhimili wa boriti huunda pembe na kawaida kwa uso (tazama Mchoro 30.5).
Makadirio ya sehemu ya uso unaong'aa kwenye eneo linalolingana na mwelekeo uliochaguliwa,
(30.14)
kuitwa uso unaoonekana kipengele cha tovuti ya chanzo (tazama Mchoro 30.6).
Thamani ya flux nyepesi inategemea eneo la uso unaoonekana, kwa pembe na kwa pembe thabiti:
Sababu ya uwiano inaitwa mwangaza. Inategemea sifa za macho meremeta uso na inaweza kuwa tofauti kwa maelekezo mbalimbali. Kutoka (30.5) mwangaza
. (30.16)
Hivyo, mwangaza imedhamiriwa na mtiririko wa mwanga unaotolewa katika mwelekeo fulani na kitengo cha uso unaoonekana kwa kila kitengo cha angle imara. Au kwa maneno mengine: mwangaza katika mwelekeo fulani ni nambari sawa na ukubwa wa nuru iliyoundwa kwa eneo la kitengo cha uso unaoonekana wa chanzo.
Kwa ujumla, mwangaza hutegemea mwelekeo, lakini kuna vyanzo vya mwanga ambavyo mwangaza hautegemei mwelekeo. Vyanzo kama hivyo vinaitwa Lambertian au kosini, kwa sababu sheria ya Lambert ni halali kwao: ukubwa wa mwanga katika mwelekeo fulani ni sawia na cosine ya pembe kati ya kawaida na uso wa chanzo na mwelekeo huu:
ni wapi mwanga wa mwanga katika mwelekeo wa kawaida kwa uso, na ni pembe kati ya kawaida kwa uso na mwelekeo uliochaguliwa. Ili kuhakikisha mwangaza sawa katika pande zote, luminaires za kiufundi zina vifaa vya shells za kioo cha maziwa. Vyanzo vya Lambertian ambavyo hutoa mwanga mtawanyiko ni pamoja na nyuso zilizopakwa oksidi ya magnesiamu, porcelaini ambayo haijaangaziwa, karatasi ya kuchora na theluji iliyoanguka hivi karibuni.
Kitengo cha mwangaza 
(niti). Hapa kuna maadili ya mwangaza wa vyanzo vingine vya mwanga:
Mwezi - 2.5 knt,
taa ya fluorescent - 7 knt,
filamenti ya balbu nyepesi - 5 MNT,
uso wa jua - 1.5 Gnt.
Mwangaza wa chini kabisa unaotambuliwa na jicho la mwanadamu ni kama 1 μnt, na mwangaza unaozidi 100 μnt husababisha. hisia chungu machoni na inaweza kuharibu maono. Mwangaza wa karatasi nyeupe wakati wa kusoma na kuandika unapaswa kuwa angalau niti 10.
Mwangaza wa nishati huamua vile vile
. (30.18)
Kitengo cha kipimo cha mng'ao.
Mwangaza
Hebu tuzingatie chanzo cha mwanga cha vipimo vyenye ukomo (kuangaza na mwanga wake mwenyewe au uliojitokeza). Mwangaza chanzo ni msongamano wa uso wa mtiririko wa mwanga unaotolewa na uso katika pande zote ndani ya pembe thabiti. Ikiwa kipengele cha uso hutoa flux ya mwanga, basi
Kwa mwangaza sawa tunaweza kuandika:
Kitengo cha kipimo cha mwangaza.
Mwangaza wa nguvu umedhamiriwa vile vile
Kitengo cha mwangaza wa nishati.
Sheria za kuangaza
Vipimo vya Photometric vinatokana na sheria mbili za kuangaza.
1. Mwangaza wa uso chanzo cha uhakika mwanga hutofautiana kinyume na mraba wa umbali wa chanzo kutoka kwenye uso ulioangaziwa. Fikiria chanzo cha uhakika (ona Mchoro 30.7) kutoa mwanga katika pande zote. Hebu tueleze tufe zenye radii na makini na chanzo karibu na chanzo. Kwa wazi, flux ya mwanga kupitia maeneo ya uso na ni sawa, kwa kuwa inaenea kwa pembe sawa imara. Kisha kuangaza kwa maeneo itakuwa, kwa mtiririko huo, na. Kuelezea vipengele vya nyuso za spherical kupitia pembe imara, tunapata:
. (30.22)
2. Mwangaza ulioundwa kwenye eneo la msingi na tukio la kuangaza juu yake kwa pembe fulani ni sawia na cosine ya pembe kati ya mwelekeo wa mionzi na kawaida kwa uso. Hebu tuchunguze boriti inayofanana ya mionzi (tazama Mchoro 29.8) tukio kwenye sehemu za nyuso na. Mionzi huanguka juu ya uso pamoja na kawaida, na juu ya uso - kwa pembe kwa kawaida. Fluji sawa ya mwanga hupita kupitia sehemu zote mbili. Mwangaza wa sehemu ya kwanza na ya pili itakuwa, kwa mtiririko huo, 
. Lakini, kwa hiyo,
Kwa kuchanganya sheria hizi mbili, tunaweza kuunda sheria ya msingi ya kuangaza: mwangaza wa uso kwa chanzo cha uhakika ni sawia moja kwa moja na mwangaza wa chanzo, kosine ya pembe ya matukio ya miale na sawia kinyume na mraba wa umbali kutoka chanzo hadi uso.
. (30.24)
Mahesabu kwa kutumia fomula hii hutoa matokeo sahihi kama vipimo vya mstari wa chanzo havizidi 1/10 ya umbali wa uso ulioangaziwa. Ikiwa chanzo ni diski yenye kipenyo cha cm 50, kisha kwa hatua ya kawaida katikati ya diski kosa la jamaa katika mahesabu kwa umbali wa cm 50 hufikia 25%, kwa umbali wa m 2 hauzidi 1.5%, na kwa umbali wa m 5 hupungua hadi 0.25%.
Ikiwa kuna vyanzo kadhaa, basi mwanga unaotokana ni sawa na jumla ya mwanga ulioundwa na kila chanzo cha mtu binafsi. Ikiwa chanzo hakiwezi kuzingatiwa kama chanzo cha uhakika, uso wake umegawanywa katika sehemu za msingi na, baada ya kuamua nuru iliyoundwa na kila mmoja wao, kulingana na sheria. 
, kisha huunganishwa juu ya uso mzima wa chanzo.
Kuna viwango vya taa kwa maeneo ya kazi na majengo. Juu ya meza madarasa Mwangaza lazima uwe angalau 150 lux; kwa kusoma vitabu, taa inahitajika, na kwa kuchora - 200 lux. Kwa ukanda, kuangaza kunachukuliwa kuwa ya kutosha, kwa mitaa -.
Chanzo muhimu zaidi cha mwanga kwa maisha yote duniani ni Jua, ambalo huunda kikomo cha juu angahewa, miale ya nishati inayoitwa mara kwa mara ya jua - na mwangaza ni 137 klx. Mwangaza wa nishati ulioundwa kwenye uso wa Dunia na miale ya moja kwa moja katika msimu wa joto ni mara mbili chini. Mwangaza unaotokana na jua moja kwa moja saa sita mchana kwa latitudo ya wastani ni 100 klx. Mabadiliko ya misimu duniani yanaelezewa na mabadiliko katika angle ya matukio miale ya jua kwa uso wake. Katika ulimwengu wa kaskazini, angle ya matukio ya mionzi kwenye uso wa Dunia ni kubwa zaidi wakati wa baridi, na ndogo zaidi katika majira ya joto. Mwangaza katika eneo wazi chini ya anga ya mawingu ni 1000 lux. Mwangaza katika chumba mkali karibu na dirisha ni 100 lux. Kwa kulinganisha, wacha tutoe mwangaza kutoka kwa Mwezi kamili - 0.2 lux na kutoka angani ya usiku usiku usio na mwezi - 0.3 mlx. Umbali kutoka Jua hadi Dunia ni kilomita milioni 150, lakini kutokana na ukweli kwamba nguvu mwanga wa jua sawa, mwanga unaoundwa na Jua kwenye uso wa Dunia ni mkubwa sana.
Kwa vyanzo ambavyo nguvu ya mwanga hutegemea mwelekeo, wakati mwingine hutumia kiwango cha wastani cha mwanga wa duara, ambapo ni jumla ya flux luminous ya taa. Uwiano wa Flux wa Mwangaza taa ya umeme kwa nguvu zake za umeme inaitwa ufanisi wa mwanga taa:. Kwa mfano, taa ya incandescent ya 100 W ina wastani wa mwangaza wa spherical wa takriban 100 cd. Fluji ya jumla ya mwanga wa taa hiyo ni 4 × 3.14 × 100 cd = 1260 lm, na ufanisi wa mwanga ni 12.6 lm / W. Ufanisi wa mwanga wa taa za fluorescent ni mara kadhaa zaidi kuliko taa za incandescent na hufikia 80 lm/W. Kwa kuongeza, maisha ya huduma ya taa za fluorescent huzidi masaa elfu 10, wakati kwa taa za incandescent ni chini ya masaa 1000.
Zaidi ya mamilioni ya miaka ya mageuzi, jicho la mwanadamu limezoea mwanga wa jua, na kwa hiyo ni kuhitajika kwamba muundo wa spectral wa mwanga wa taa uwe karibu iwezekanavyo kwa utungaji wa spectral wa jua. Mahitaji haya katika kwa kiwango kikubwa zaidi taa za fluorescent hujibu. Ndiyo maana pia huitwa taa za fluorescent. Mwangaza wa filamenti ya balbu husababisha maumivu katika jicho. Ili kuzuia hili, taa za kioo za maziwa na taa za taa hutumiwa.
Pamoja na faida zao zote, taa za fluorescent pia zina shida kadhaa: ugumu wa mzunguko wa kubadili, kupigwa kwa flux ya mwanga (na mzunguko wa 100 Hz), kutowezekana kwa kuanza kwa baridi (kwa sababu ya condensation ya zebaki), throttle. buzzing (kutokana na magnetostriction), hatari ya mazingira (zebaki kutoka kwa mazingira ya sumu ya taa iliyovunjika).
Ili muundo wa spectral wa mionzi ya taa ya incandescent iwe sawa na ile ya Jua, itakuwa muhimu kuwasha filament yake kwa joto la uso wa Jua, yaani, hadi 6200 K. Lakini tungsten. , kinzani zaidi ya metali, huyeyuka tayari kwa 3660 K.
Joto karibu na joto la uso wa Jua hupatikana ndani kutokwa kwa arc katika mvuke wa zebaki au xenon chini ya shinikizo la karibu 15 atm. Nguvu ya mwanga taa ya arc inaweza kuongezeka hadi 10 Mkd. Taa kama hizo hutumiwa katika projekta za filamu na taa. Taa zilizojazwa na mvuke ya sodiamu zinajulikana na ukweli kwamba ndani yao sehemu kubwa ya mionzi (karibu theluthi) imejilimbikizia. eneo linaloonekana wigo (mistari miwili ya njano kali 589.0 nm na 589.6 nm). Ingawa utoaji wa taa za sodiamu ni tofauti sana na mwanga wa jua unaojulikana kwa jicho la mwanadamu, hutumiwa kuangaza barabara kuu, kwa kuwa faida yake ni ufanisi wao wa juu wa mwanga, kufikia 140 lm/W.
Vipima picha
Vyombo vilivyoundwa ili kupima mwangaza wa mwanga au mwangaza vyanzo mbalimbali, zinaitwa picha. Kulingana na kanuni ya usajili, photometers ni ya aina mbili: subjective (visual) na lengo.
Kanuni ya uendeshaji wa photometer ya kibinafsi inategemea uwezo wa jicho kurekodi kwa usahihi wa kutosha usawa wa kuangaza (kwa usahihi zaidi, mwangaza) wa mashamba mawili yaliyo karibu, mradi tu yanaangazwa na mwanga wa rangi sawa.
Photometers kwa kulinganisha vyanzo viwili vinatengenezwa kwa namna ambayo jukumu la jicho linapunguzwa ili kuanzisha ule ule wa kuangaza kwa mashamba mawili ya karibu yaliyoangazwa na vyanzo vinavyolinganishwa (tazama Mchoro 30.9). Jicho la mwangalizi huchunguza prism nyeupe ya triangular iliyowekwa katikati ya bomba nyeusi ndani. Prism inaangazwa na vyanzo na. Kwa kubadilisha umbali kutoka kwa vyanzo hadi prism, unaweza kusawazisha mwangaza wa nyuso na. Kisha, wapi na ni nguvu ya mwanga, kwa mtiririko huo, vyanzo na. Ikiwa nguvu ya mwanga ya moja ya vyanzo inajulikana (chanzo cha kumbukumbu), basi mwangaza wa chanzo kingine katika mwelekeo uliochaguliwa unaweza kuamua. Kwa kupima kiwango cha mwanga cha chanzo kwa njia tofauti, jumla ya flux ya mwanga, mwangaza, nk hupatikana.Chanzo cha kumbukumbu ni taa ya incandescent, ambayo mwanga wake unajulikana.
Kutokuwa na uwezo wa kubadilisha uwiano wa umbali ndani ya mipaka pana sana hulazimisha matumizi ya njia zingine za kupunguza mtiririko, kama vile kunyonya kwa mwanga kwa chujio cha unene wa kutofautiana - kabari (ona Mchoro 30.10).
Moja ya aina njia ya kuona photometry ni njia ya ukandamizaji kulingana na matumizi ya uthabiti wa unyeti wa kizingiti cha jicho kwa kila mtazamaji binafsi. Unyeti wa kizingiti wa jicho ni mwangaza wa chini kabisa (kuhusu micron 1) ambayo jicho la mwanadamu linaitikia. Baada ya kuamua hapo awali kizingiti cha unyeti wa jicho, kwa namna fulani (kwa mfano, kabari ya kunyonya iliyorekebishwa) mwangaza wa chanzo chini ya utafiti umepunguzwa kwa kizingiti cha unyeti. Kujua ni mara ngapi mwangaza umepunguzwa, unaweza kuamua mwangaza kamili wa chanzo bila chanzo cha kumbukumbu. Njia hii ni nyeti sana.
Upimaji wa moja kwa moja wa flux ya jumla ya mwanga wa chanzo unafanywa katika photometers muhimu, kwa mfano, katika photometer ya spherical (ona Mchoro 30.11). Chanzo kilicho chini ya uchunguzi kimesimamishwa kwenye eneo la ndani la tufe lililopakwa jeupe na uso wa matte ndani. Kama matokeo ya tafakari nyingi za mwanga ndani ya nyanja, mwangaza huundwa, umedhamiriwa na nguvu ya kati chanzo cha mwanga. Mwangaza wa shimo, unaolindwa kutoka kwa mionzi ya moja kwa moja na skrini, ni sawa na flux ya mwanga:, wapi kifaa mara kwa mara, kulingana na ukubwa na rangi yake. Shimo limefunikwa na glasi ya maziwa. Mwangaza wa kioo cha maziwa pia ni sawia na flux ya mwanga. Inapimwa kwa kutumia photometer iliyoelezwa hapo juu au kwa njia nyingine. Katika teknolojia, photometers za spherical automatiska na photocells hutumiwa, kwa mfano, kudhibiti taa za incandescent kwenye conveyor ya mmea wa taa ya umeme.
Mbinu za malengo Picha imegawanywa katika picha na umeme. Mbinu za upigaji picha zinatokana na ukweli kwamba weusi wa safu ya picha ni, juu ya anuwai, sawia na msongamano wa nishati nyepesi inayoanguka kwenye safu wakati wa kuangaza kwake, i.e. mfiduo (tazama Jedwali 30.1). Njia hii huamua ukali wa jamaa mbili ziko karibu mistari ya spectral katika wigo mmoja au kulinganisha ukali wa mstari huo katika mbili karibu (zinazochukuliwa kwenye sahani moja ya picha) spectra kulingana na weusi wa maeneo fulani ya sahani ya picha.
Njia za kuona na za picha zinabadilishwa hatua kwa hatua na za umeme. Faida ya mwisho ni kwamba wao hufanya usajili wa moja kwa moja na usindikaji wa matokeo, hadi matumizi ya kompyuta. Photometers za umeme hufanya iwezekanavyo kupima kiwango cha mionzi zaidi ya wigo unaoonekana.
SURA YA 31. Mionzi ya joto
31.1. Sifa mionzi ya joto
Miili iliyopashwa joto hadi joto la juu inang'aa. Mwangaza wa miili unaosababishwa na joto huitwa mionzi ya joto (joto).. Mionzi ya joto, kuwa ya kawaida zaidi katika asili, hutokea kutokana na nishati harakati za joto atomi na molekuli ya dutu (yaani, kutokana na nishati yake ya ndani) na ni tabia ya miili yote kwenye joto la juu ya 0 K. Mionzi ya joto ina sifa ya wigo unaoendelea, nafasi ya kiwango cha juu ambayo inategemea joto. Kwa joto la juu mionzi ya muda mfupi (inayoonekana na ya ultraviolet) hutolewa mawimbi ya sumakuumeme, kwa chini - kwa muda mrefu (infrared).
Tabia za kiasi mionzi ya joto hutumikia wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati (emissivity) ya mwili- nguvu ya mionzi kwa kila kitengo cha eneo la mwili katika safu ya masafa ya upana wa kitengo:
Rv,T =, (31.1)
iko wapi nishati ya mionzi ya sumakuumeme inayotolewa kwa kila kitengo cha wakati (nguvu ya mionzi) kwa kila kitengo cha eneo la mwili katika safu ya masafa v kabla v+dv.
Kitengo cha msongamano wa wiani wa mwangaza wa nishati Rv,T- joule kwa mita ya mraba (J / m2).
Fomula iliyoandikwa inaweza kuwakilishwa kama kazi ya urefu wa wimbi:
=Rv, Tdv= R λ ,T dλ. (31.2)
Kwa sababu с =λvυ, Hiyo dλ/dv = - c/v 2 = - λ 2 /Pamoja na,
ambapo ishara ya minus inaonyesha kuwa kwa kuongezeka kwa moja ya idadi ( λ au v) kiasi kingine hupungua. Kwa hivyo, katika kile kinachofuata tutaacha ishara ya kuondoa.
Hivyo,
R υ,T =Rλ,T . (31.3)
Kwa kutumia fomula (31.3) unaweza kutoka Rv,T Kwa Rλ,T na kinyume chake.
Kujua wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati, tunaweza kuhesabu mwangaza wa nishati muhimu(moshi muhimu), muhtasari wa masafa yote:
R T = . (31.4)
Uwezo wa miili kunyonya tukio la mionzi juu yao ni sifa ya unyonyaji wa spectral
A v,T =(31.5)
kuonyesha ni sehemu gani ya nishati inayoletwa kwa kila kitengo kwa eneo la uso wa kitengo cha mwili na tukio la mawimbi ya sumakuumeme juu yake na masafa kutoka v kabla v+dv, hufyonzwa na mwili.
Uwezo wa kunyonya wa Spectral ni wingi usio na kipimo. Kiasi Rv,T Na A v,T hutegemea asili ya mwili, joto lake la thermodynamic na wakati huo huo hutofautiana kwa mionzi yenye masafa tofauti. Kwa hivyo, maadili haya yanajulikana kama hakika T Na v(au tuseme, kwa masafa finyu ya masafa kutoka v kabla v+dv).
Mwili wenye uwezo wa kunyonya kabisa kwa joto lolote mionzi yote ya tukio lolote la mzunguko juu yake inaitwa nyeusi. Kwa hivyo, uwezo wa kunyonya wa spectral wa mwili mweusi kwa masafa na halijoto zote ni sawa na umoja ( A h v,T = 1). Hakuna miili nyeusi kabisa katika maumbile, lakini miili kama vile soti, nyeusi ya platinamu, velvet nyeusi na wengine wengine, katika safu fulani ya masafa, iko karibu nao katika mali zao.
Mfano bora mwili mweusi ni shimo lililofungwa na shimo ndogo; uso wa ndani ambayo ni nyeusi (Mchoro 31.1). Mwale wa mwanga unaoingia Mchoro 31.1.
cavity kama hiyo hupata tafakari nyingi kutoka kwa kuta, kama matokeo ya ambayo nguvu ya mionzi iliyotolewa ni karibu. sawa na sifuri. Uzoefu unaonyesha kwamba wakati ukubwa wa shimo ni chini ya 0.1 ya kipenyo cha cavity, mionzi ya tukio la masafa yote inafyonzwa kabisa. Kwa hiyo kufungua madirisha nyumba zinaonekana nyeusi kutoka mitaani, ingawa ndani ya vyumba ni mwanga kabisa kutokana na kuakisi mwanga kutoka kwa kuta.
Pamoja na dhana ya mwili mweusi, dhana hutumiwa mwili wa kijivu- mwili ambao uwezo wa kunyonya ni chini ya umoja, lakini ni sawa kwa masafa yote na inategemea tu joto, nyenzo na hali ya uso wa mwili. Hivyo, kwa mwili wa kijivu Na kwa v,T< 1.
Sheria ya Kirchhoff
Sheria ya Kirchhoff: uwiano wa msongamano wa spectral wa mwangaza wa nishati kwa unyonyaji wa spectral hautegemei asili ya mwili; ni kazi ya jumla ya mzunguko (wavelength) na joto kwa miili yote:
=rv,T(31.6)
Kwa mwili mweusi A h v,T=1, kwa hivyo inafuata kutoka kwa sheria ya Kirchhoff kwamba Rv,T kwa mwili mweusi ni sawa na r v,T. Kwa hivyo, kazi ya Kirchhoff ya ulimwengu wote r v,T sio kitu zaidi ya wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati wa mwili mweusi. Kwa hiyo, kwa mujibu wa sheria ya Kirchhoff, kwa miili yote uwiano wa wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati kwa unyonyaji wa spectral ni sawa na wiani wa spectral wa mwanga wa nguvu wa mwili mweusi kwa joto sawa na mzunguko.
Kutoka kwa sheria ya Kirchhoff inafuata kwamba wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati wa mwili wowote katika eneo lolote la wigo daima ni chini ya wiani wa spectral wa mwanga wa nishati ya mwili mweusi (kwa maadili sawa. T Na v), kwa sababu A v,T < 1, и поэтому Rv,T < r v υ,T. Kwa kuongeza, kutoka (31.6) inafuata kwamba ikiwa mwili kwenye joto fulani T hauingizi mawimbi ya sumakuumeme katika masafa ya masafa kutoka. v, kabla v+dv, basi iko katika safu hii ya masafa kwenye halijoto T na haitoi, tangu lini A v,T=0, Rv,T=0
Kwa kutumia sheria ya Kirchhoff, usemi wa mwangaza wa nishati ya mwili mweusi (31.4) unaweza kuandikwa kama
R T = .(31.7)
Kwa mwili wa kijivu R pamoja na T = KATIKA = A T R e, (31.8)
Wapi R e= -mwangaza wa nishati ya mwili mweusi.
Sheria ya Kirchhoff inaelezea mionzi ya joto tu, kuwa tabia yake kwamba inaweza kutumika kama kigezo cha kuaminika cha kuamua asili ya mionzi. Mionzi ambayo haitii sheria ya Kirchhoff sio joto.
Kwa madhumuni ya vitendo, inafuata kutoka kwa sheria ya Kirchhoff kwamba miili yenye uso wa giza na mbaya ina mgawo wa kunyonya karibu na 1. Kwa sababu hii, wanapendelea kuvaa nguo za giza wakati wa baridi, na nyepesi katika majira ya joto. Lakini miili iliyo na mgawo wa kunyonya karibu na umoja pia ina mwangaza wa juu zaidi unaolingana. Ikiwa unachukua vyombo viwili vinavyofanana, moja yenye uso wa giza, mbaya, na kuta za nyingine ni nyepesi na zenye shiny, na kumwaga kiasi sawa cha maji ya moto ndani yao, basi chombo cha kwanza kitapungua kwa kasi.
31.3. Sheria za Stefan-Boltzmann na uhamishaji wa Wien
Inafuata kutoka kwa sheria ya Kirchhoff kwamba wiani wa spectral wa mwangaza wa nishati ya mwili mweusi ni kazi ya ulimwengu wote, kwa hivyo kutafuta utegemezi wake wazi juu ya frequency na joto ni. kazi muhimu nadharia ya mionzi ya joto.
Stefan, akichambua data ya majaribio, na Boltzmann, kwa kutumia njia ya thermodynamic, walitatua shida hii kwa sehemu tu, na kuanzisha utegemezi wa mwangaza wa nishati. R e juu ya joto. Kulingana na Sheria ya Stefan-Boltzmann,
R e = σ T 4, (31.9)
yaani, mwangaza wa nguvu wa mwili mweusi ni sawia na robo ya nguvu ya joto lake la thermodynamic; σ
- Stefan-Boltzmann mara kwa mara: yeye thamani ya majaribio sawa na 5.67 × 10 -8 W/(m 2 × K 4).
Sheria ya Stefan-Boltzmann, inayofafanua utegemezi R e juu ya hali ya joto haitoi jibu kuhusu muundo wa spectral wa mionzi nyeusi ya mwili. Kutoka kwa mikondo ya majaribio ya chaguo za kukokotoa r, T kutoka kwa urefu wa mawimbi λ (r λ,T =´ ´ r ,T) kwa joto tofauti (Mchoro 30.2) Mchoro 31.2.
inafuata kwamba usambazaji wa nishati katika wigo wa mwili mweusi haufanani. Mikondo yote ina upeo uliobainishwa wazi zaidi, ambao hubadilika kuelekea urefu mfupi wa mawimbi kadri halijoto inavyoongezeka. Eneo lililofungwa na curve r, T kutoka λ na mhimili wa x, sawia na mwangaza wa nishati R e mwili mweusi na, kwa hiyo, kwa mujibu wa sheria ya Stefan-Boltzmann, robo ya nguvu za joto.
V. Vin, akitegemea sheria za thermo- na electrodynamics, alianzisha utegemezi wa urefu wa wimbi. λ Upeo unaolingana na upeo wa chaguo za kukokotoa r, T, juu ya joto T. Kulingana na Sheria ya uhamishaji wa Wien,
λ max =b/T, (31.10)
yaani urefu wa mawimbi λ
max inayolingana na thamani ya juu zaidi ya taswira
wiani wa mwangaza r, T ya mwili mweusi ni inversely sawia na joto yake thermodynamic. b - hatia ya mara kwa mara thamani yake ya majaribio ni 2.9×10 -3 m×K.
Usemi (31.10) unaitwa sheria ya uhamishaji ya Wien; inaonyesha uhamishaji wa nafasi ya upeo wa chaguo la kukokotoa. r, T joto linapoongezeka katika eneo la urefu mfupi wa mawimbi. Sheria ya Wien inaeleza kwa nini, kadiri halijoto ya miili yenye joto inavyopungua, mionzi ya mawimbi marefu inazidi kutawala katika wigo wao (kwa mfano, mpito). joto nyeupe inageuka nyekundu wakati chuma kinapoa).
Njia za Rayleigh-Jeans na Planck
Kutoka kwa kuzingatia sheria za Stefan-Boltzmann na Wien inafuata kwamba njia ya thermodynamic ya kutatua shida ya kutafuta. kazi ya ulimwengu wote Kirchhoff hakutoa matokeo yaliyohitajika.
Jaribio kali la kuamua uhusiano wa kinadharia r, T ni ya Rayleigh na Jeans, ambao walitumia mbinu kwa mionzi ya joto fizikia ya takwimu, ambaye alichukua faida sheria ya classical usambazaji sare nishati kwa viwango vya uhuru.
Fomula ya Rayleigh-Jeans ya wiani wa mwanga wa spectral wa mwili mweusi ina fomu:
r , T = <E> = kT, (31.11)
Wapi <Е>= kT- wastani wa nishati ya oscillator na mzunguko wa asili ν .
Kama uzoefu ulivyoonyesha, usemi (31.11) unalingana na data ya majaribio katika eneo la masafa ya kutosha na halijoto ya juu. Katika eneo la masafa ya juu, fomula hii inatofautiana na majaribio, na pia kutoka kwa sheria ya uhamishaji ya Wien. Na kupata sheria ya Stefan-Boltzmann kutoka kwa fomula hii husababisha upuuzi. Matokeo haya yaliitwa "janga la ultraviolet." Wale. ndani fizikia ya classical imeshindwa kueleza sheria za usambazaji wa nishati katika wigo wa mwili mweusi.
Katika safu ya masafa ya juu, makubaliano mazuri na majaribio yanatolewa na fomula ya Wien (sheria ya mionzi ya Wien):
r ν, T =Сν 3 А e –Аν/Т, (31.12)
Wapi r n, T- wiani wa spectral wa mwanga wa nishati ya mwili mweusi; NA Na A – mara kwa mara. Katika nukuu ya kisasa kutumia
Planck ni mara kwa mara Sheria ya mionzi ya Wien inaweza kuandikwa kama
r ν, T = . (31.13)
Usemi sahihi wa msongamano wa spectral wa mwangaza wa nishati wa mwili mweusi, unaoendana na data ya majaribio, ulipatikana na Planck. Kulingana na nadharia ya kuweka mbele ya quantum, oscillators za atomiki hutoa nishati sio mara kwa mara, lakini katika sehemu fulani - quanta, na nishati ya quantum inalingana na mzunguko wa oscillation.
E 0 =hν = hс/λ,
Wapi h=6.625×10 -34 J×s – Planck ya mara kwa mara. Kwa kuwa mionzi hutolewa kwa sehemu, nishati ya oscillator E inaweza tu kuchukua maadili fulani tofauti , mawimbi ya idadi kamili ya sehemu za msingi za nishati E 0
E = nhh(n= 0,1,2…).
KATIKA kwa kesi hii wastani wa nishati<E> oscillator haiwezi kuchukuliwa sawa kT.
Katika makadirio ya kwamba usambazaji wa oscillators juu ya majimbo yanayoweza kutokea hutii usambazaji wa Boltzmann, wastani wa nishati ya oscillator ni sawa na
<E> = , (31.14)
na msongamano wa spectral wa mwangaza wa nishati huamuliwa na fomula
r , T = . (31.15)
Planck alipata fomula ya chaguo za kukokotoa za Kirchhoff zima
r n, T = , (31.16)
ambayo inaendana na data ya majaribio juu ya usambazaji wa nishati katika wigo wa mionzi nyeusi ya mwili juu ya safu nzima ya masafa na halijoto.
Kutoka kwa formula ya Planck, kujua viwango vya ulimwengu h,k Na Na, tunaweza kuhesabu viunga vya Stefan-Boltzmann σ na Mvinyo b. Na kinyume chake. Fomu ya Planck inakubaliana vizuri na data ya majaribio, lakini pia ina sheria fulani za mionzi ya joto, i.e. ni suluhisho kamili matatizo ya mionzi ya joto.
Pirometry ya macho
Sheria za mionzi ya joto hutumiwa kupima joto la miili ya moto na ya kujitegemea (kwa mfano, nyota). Mbinu za kupima joto la juu zinazotumia utegemezi wa wiani wa spectral wa mwanga wa nishati au mwangaza wa nishati ya miili kwenye joto huitwa pyrometry ya macho. Vifaa vya kupima joto la miili yenye joto kulingana na ukubwa wa mionzi yao ya joto katika safu ya macho ya wigo huitwa pyrometers. Kulingana na sheria gani ya mionzi ya joto hutumiwa wakati wa kupima joto la miili, mionzi, rangi na joto la mwanga hujulikana.
1. Joto la mionzi- hii ni joto la mwili mweusi ambapo mwanga wake wa nishati R e sawa na mwangaza wa nishati R t mwili unaofanyiwa utafiti. Katika kesi hii, mwangaza wa nguvu wa mwili unaochunguzwa hurekodiwa na joto lake la mionzi huhesabiwa kulingana na sheria ya Stefan-Boltzmann:
T r =.
Joto la mionzi T r mwili daima ni chini ya joto lake halisi T.
2.Joto la rangi. Kwa miili ya kijivu (au miili inayofanana nao katika mali), wiani wa spectral wa mwanga wa nishati
R λ,Τ = Α Τ r λ,Τ,
Wapi A t = const < 1. Kwa hiyo, usambazaji wa nishati katika wigo wa mionzi ya mwili wa kijivu ni sawa na katika wigo wa mwili mweusi unao na joto sawa, kwa hiyo sheria ya uhamisho wa Wien inatumika kwa miili ya kijivu. Kujua urefu wa wimbi λ m shoka sambamba na upeo wiani spectral ya mwangaza wa nishati Rλ, Τ ya mwili unaochunguzwa, joto lake linaweza kuamua
T c = b/ λ m ah,
ambayo inaitwa joto la rangi. Kwa miili ya kijivu, joto la rangi linapatana na moja ya kweli. Kwa miili ambayo ni tofauti sana na kijivu (kwa mfano, wale walio na ngozi ya kuchagua), dhana ya joto la rangi hupoteza maana yake. Kwa njia hii, hali ya joto kwenye uso wa Jua imedhamiriwa ( T c=6500 K) na nyota.
3.Joto la mwangaza T i, ni joto la mwili mweusi ambalo, kwa urefu fulani wa wimbi, wiani wake wa mwangaza wa spectral. sawa na wiani wa spectral wa mwanga wa nishati ya mwili chini ya utafiti, i.e.
r λ,Τ = R λ,Τ,
Wapi T- joto la kweli la mwili, ambalo daima ni kubwa kuliko joto la mwangaza.
Pirometa ya filamenti inayopotea kawaida hutumiwa kama pyrometer ya mwangaza. Katika kesi hiyo, picha ya filament ya pyrometer inakuwa isiyojulikana dhidi ya historia ya uso wa mwili wa moto, yaani, filament inaonekana "kutoweka." Kwa kutumia milliammita iliyosawazishwa na mtu mweusi, halijoto ya mwangaza inaweza kubainishwa.
Vyanzo vya mwanga vya joto
Mwangaza wa miili ya moto hutumiwa kuunda vyanzo vya mwanga. Miili nyeusi inapaswa kuwa vyanzo bora vya mwanga wa joto, kwa kuwa wiani wao wa mwangaza wa spectral kwa urefu wowote wa wimbi ni mkubwa kuliko wiani wa mwanga wa spectral wa miili isiyo nyeusi iliyochukuliwa kwa joto sawa. Walakini, zinageuka kuwa kwa miili mingine (kwa mfano, tungsten) ambayo ina uteuzi wa mionzi ya joto, sehemu ya nishati inayotokana na mionzi katika eneo linaloonekana la wigo ni kubwa zaidi kuliko kwa mwili mweusi unaowaka joto sawa. Kwa hiyo, tungsten, kuwa na kiwango cha juu cha kuyeyuka, ni nyenzo bora kwa ajili ya utengenezaji wa filaments za taa.
Joto la filament ya tungsten katika taa za utupu haipaswi kuzidi 2450K, kwani kwa joto la juu hupigwa kwa nguvu. Mionzi ya juu katika joto hili inafanana na urefu wa microns 1.1, yaani, mbali sana na unyeti mkubwa wa jicho la mwanadamu (0.55 microns). Kujaza mitungi ya taa gesi ajizi(kwa mfano, mchanganyiko wa kryptoni na xenon na kuongeza ya nitrojeni) kwa shinikizo la kPa 50 hufanya iwezekanavyo kuongeza joto la filament hadi 3000 K, ambayo inaongoza kwa uboreshaji wa utungaji wa spectral wa mionzi. Hata hivyo, pato la mwanga halizidi kuongezeka, kwani hasara za ziada za nishati hutokea kutokana na kubadilishana joto kati ya filament na gesi kutokana na conductivity ya mafuta na convection. Ili kupunguza hasara za nishati kutokana na kubadilishana joto na kuongeza pato la mwanga wa taa zilizojaa gesi, filament inafanywa kwa namna ya ond, zamu ya mtu binafsi ambayo joto kila mmoja. Katika joto la juu safu ya stationary ya gesi huundwa karibu na hii ond na uhamisho wa joto kutokana na convection ni kuondolewa. Ufanisi wa nishati taa za incandescent kwa sasa hazizidi 5%.
Upigaji picha ni tawi la optics linalohusika na kipimo cha fluxes ya mwanga na kiasi kinachohusishwa na fluxes kama hizo. Kiasi kifuatacho hutumiwa katika photometry:
1) nishati - sifa ya vigezo vya nishati ya mionzi ya macho bila kujali athari yake kwa wapokeaji wa mionzi;
2) mwanga - sifa ya athari ya kisaikolojia ya mwanga na inatathminiwa na athari kwenye jicho (kulingana na kile kinachojulikana kama unyeti wa wastani wa jicho) au wapokeaji wengine wa mionzi.
1. Kiasi cha nishati. Mzunguko wa mionzi Φ e - thamani sawa na uwiano wa nishati W mionzi kwa wakati t, wakati mionzi ilitokea:
Kitengo cha flux ya mionzi ni watt (W).
Mwangaza wa nishati (emissivity) R e- thamani sawa na uwiano wa flux ya mionzi Φ e iliyotolewa na uso kwenye eneo hilo S sehemu ya msalaba ambayo mtiririko huu unapita:
hizo. inawakilisha msongamano wa mionzi ya uso.
Kitengo cha mwangaza wa nishati ni wati kwa kila mita ya mraba (W/m2).
Nguvu ya mionzi:
wapi Δ S – uso mdogo, perpendicular kwa mwelekeo wa uenezi wa mionzi, kwa njia ambayo flux ΔΦ e huhamishwa.
Kitengo cha kipimo cha nguvu ya mionzi ni sawa na mwangaza wa nishati - W / m2.
Kuamua maadili yanayofuata, utahitaji kutumia moja dhana ya kijiometri – angle imara , ambayo ni kipimo cha ufunguzi wa uso fulani wa conical. Kama inavyojulikana, kipimo cha pembe ya ndege ni uwiano wa safu ya duara l kwa eneo la duara hili r, i.e. (Mchoro 3.1 a). Vile vile, angle imara Ω imedhamiriwa (Mchoro 3.1 b) kama uwiano wa uso. sehemu ya mpira S kwa mraba wa radius ya tufe:
Kitengo cha kipimo kwa angle imara ni steradian (cf) ni pembe thabiti, ambayo kipeo chake iko katikati ya tufe, na ambayo hukata eneo juu ya uso wa tufe; sawa na mraba eneo: Ω = 1 sr, ikiwa . Ni rahisi kuthibitisha kwamba jumla ya pembe imara karibu na hatua ni sawa na 4π steradians - kwa kufanya hivyo, unahitaji kugawanya uso wa nyanja na mraba wa radius yake.
Nguvu ya nishati ya mwanga (nguvu ya mionzi ) Mimi e kuamua kutumia dhana kuhusu chanzo cha nuru cha uhakika - chanzo ambacho ukubwa wake ikilinganishwa na umbali wa tovuti ya uchunguzi unaweza kupuuzwa. Nguvu ya mwangaza ni thamani sawa na uwiano wa mtiririko wa mionzi ya chanzo hadi pembe dhabiti Ω ambamo mionzi hii hueneza:
Kitengo cha nishati ya mwanga ni wati kwa steradian (W/sr).
Mwangaza wa nishati (mwangaza) V e- thamani sawa na uwiano wa ukubwa wa nishati ya mwanga ΔI e kipengele cha uso wa mionzi kwa eneo hilo ΔS makadirio ya kipengele hiki kwenye ndege perpendicular kwa mwelekeo wa uchunguzi:
. (3.6)
Kitengo cha mng'ao ni wati kwa kila mita ya sterdiani yenye mraba (W/(sr m2)).
Mwangaza wa nishati (mwangaza) Yake huashiria kiasi cha tukio la mtiririko wa mionzi kwenye kitengo cha uso ulioangaziwa. Kitengo cha irradiance ni sawa na kitengo cha mwanga (W/m2).
2. Kiasi cha mwanga. Katika vipimo vya macho, detectors mbalimbali za mionzi hutumiwa (kwa mfano, jicho, photocells, photomultipliers), ambazo hazina unyeti sawa kwa nishati ya wavelengths tofauti, hivyo kuwa. kuchagua (kuchagua) . Kila mpokeaji mionzi ya mwanga inayojulikana na mkunjo wake wa unyeti kwa mwanga wa urefu tofauti wa mawimbi. Kwa hiyo, vipimo vya mwanga, kuwa subjective, hutofautiana na lengo, nishati, na kwao vitengo vya mwanga, kutumika kwa mwanga unaoonekana tu. Kitengo cha taa cha msingi katika SI ni kitengo cha mwangaza - candela (cd), ambayo inafafanuliwa kama kiwango cha kuangaza katika mwelekeo fulani wa chanzo kinachotoa mionzi ya monokromatiki yenye mzunguko wa 540 · 10 12 Hz, nguvu ya mwanga ambayo katika mwelekeo huu ni 1/683 W/sr. Ufafanuzi wa vitengo vya mwanga ni sawa na vitengo vya nishati.
Mtiririko wa mwanga Φ mwanga hufafanuliwa kama nguvu ya mionzi ya macho kulingana na hisia ya mwanga inayosababisha (kuhusu athari yake kwenye kipokezi cha mwanga kilichochaguliwa na unyeti fulani wa spectral).
Kitengo cha kung'aa - lumeni (lm): 1 lm - mtiririko wa mwanga unaotolewa na chanzo cha uhakika na mwangaza wa 1 cd ndani ya angle imara ya 1 sr (pamoja na usawa wa uwanja wa mionzi ndani ya angle imara) (1 lm = 1 cd sr).
Nguvu ya mwanga Mimi St. inahusiana na mtiririko wa mwanga kwa uhusiano
, (3.7)
Wapi dΦ St- mtiririko wa mwanga unaotolewa na chanzo ndani ya pembe thabiti dΩ. Kama Mimi St. haitegemei mwelekeo, chanzo cha mwanga kinaitwa isotropiki. Kwa chanzo cha isotropiki
. (3.8)
Mtiririko wa nishati . Φ e, kipimo katika wati, na flux mwanga Φ St., iliyopimwa katika lumens, inahusiana na uhusiano:
, lm, (3.9)
Wapi 
- mara kwa mara, ni kazi ya kujulikana, imedhamiriwa na unyeti wa jicho la mwanadamu kwa mionzi ya wavelengths tofauti. Thamani ya juu zaidi kufikiwa kwa 
. Ngumu hutumia mionzi ya laser yenye urefu wa wimbi 
. Kwa kesi hii .
Mwangaza R St imedhamiriwa na uhusiano
. (3.10)
Kitengo cha mwangaza ni lumen kwa mita ya mraba (lm/m2).
Mwangaza Katika φ eneo la uso wa mwanga S katika mwelekeo fulani kutengeneza pembe φ na ya kawaida kwa uso, kuna thamani sawa na uwiano wa ukubwa wa mwanga katika mwelekeo fulani kwa eneo la makadirio ya uso wa mwanga kwenye ndege perpendicular. kwa mwelekeo huu:
. (3.11)
Vyanzo ambavyo mwangaza wake ni sawa katika pande zote huitwa Lambertian (chini ya sheria ya Lambert) au kosini (flux iliyotumwa na kipengele cha uso cha chanzo kama hicho ni sawia na ). Mwili mweusi tu ndio unafuata sheria ya Lambert.
Kitengo cha mwangaza ni candela kwa mita ya mraba (cd/m2).
Mwangaza E- thamani sawa na uwiano wa tukio la flux mwanga juu ya uso kwa eneo la uso huu:
.
(3.12)
Kitengo cha mwanga - anasa (lx): 1 lx - kuangaza kwa uso kwenye 1 m2 ambayo flux ya mwanga ya 1 lm huanguka (1 lm = 1 lx / m2).
Utaratibu wa kazi
 Mchele. 3.2. |
Kazi ya 1. Kuamua kiwango cha mwanga wa laser.
Kwa kupima kipenyo cha boriti ya laser inayoachana katika sehemu zake mbili, ikitenganishwa na umbali, tunaweza kupata pembe ndogo ya tofauti ya boriti na angle imara ambayo mionzi hueneza (Mchoro 3.2):
, (3.13)
Nguvu ya mwanga katika mishumaa imedhamiriwa na formula:
, (3.15)
Wapi 
- mara kwa mara, nguvu ya mionzi imewekwa kwa kiwango cha chini - sawa (knob ya marekebisho ya sasa ya laser imegeuka msimamo uliokithiri kinyume cha saa), ni utendaji wa mwonekano unaoamuliwa na unyeti wa jicho la mwanadamu kwa mnururisho wa urefu tofauti wa mawimbi. Thamani ya juu imefikiwa . Ngumu hutumia mionzi ya laser yenye urefu wa wimbi . Kwa kesi hii .
Jaribio
1. Weka moduli 2 kwenye benchi ya macho na urekebishe ufungaji kulingana na njia iliyoelezwa kwenye ukurasa. Baada ya kuhakikisha kuwa usakinishaji umerekebishwa, ondoa moduli 2.
2. Weka kiambatisho cha lens kwenye emitter (kitu 42). Sakinisha lenzi ya kondomu (moduli 5) mwishoni mwa benchi na skrini inakabiliwa na emitter. Rekebisha uratibu wa hatari za wakadiriaji wake. Kutumia skrini ya condenser, tambua kipenyo cha boriti ya laser.
3. Hoja condenser kwa laser 50 - 100 mm. Rekebisha uratibu wa alama na, ipasavyo, tambua kipenyo cha boriti kwa kutumia skrini ya condenser.
4. Hesabu pembe ya mstari tofauti ya boriti kulingana na fomula (3.13), ikichukua . Kokotoa pembe dhabiti ya tofauti za boriti kwa kutumia fomula (3.14) na mwangaza wa mwanga kwa kutumia fomula (3.15). Kuzalisha tathmini ya kawaida makosa.
5. Fanya jaribio mara 4 zaidi na nafasi zingine za condenser.
6. Ingiza matokeo ya kipimo kwenye majedwali:
| № | , | , | ||||
| № | , % | ||||
Kazi ya 2. Nguvu katika wimbi la spherical
Boriti ya mionzi ya laser inabadilishwa na lenzi ya kukusanya ndani ya wimbi la spherical, kwanza kubadilika kwa kuzingatia, na baada ya kuzingatia - kugeuza. Inahitajika kufuatilia asili ya mabadiliko katika kiwango na kuratibu -. Usomaji wa voltmeter hutumiwa kama maadili bila ubadilishaji hadi maadili kamili.
Jaribio
1. Ondoa kiambatisho cha lenzi ya diffuser kutoka kwa emitter. Mwishoni mwa benchi ya bure, weka microprojector (moduli 2) na, funga mbele yake, lens ya condenser (moduli 5). Hakikisha kwamba unaposogeza moduli ya 5 kutoka kwa moduli ya 2, ukubwa wa doa kwenye skrini ya usakinishaji na nguvu ya mionzi katikati ya doa hubadilika. Rudisha condenser kwenye nafasi yake ya awali.
2. Weka photosensor - kitu 38 - katika ndege ya kitu cha microprojector, kuunganisha photosensor kwa multimeter, kuweka multimeter kwa mode kipimo. DC voltage(aina ya kipimo - hadi 1 V) na uondoe utegemezi wa voltage kwenye voltmeter kwenye uratibu wa moduli 5 na hatua ya 10 mm, ukichukua uratibu wa alama za moduli 2 kama hatua ya kumbukumbu. Fanya vipimo 20.
4. Toa ufafanuzi wa idadi kuu ya fotometric (nishati na mwanga) inayoonyesha vitengo vya kipimo.
5. Ipi kitengo cha mwanga kipimo ndio kuu katika SI? Imeamuliwaje?
6. Mtiririko wa mnururisho na mwangaza wa mwanga unahusianaje?
7. Ni chanzo gani cha mwanga kinachoitwa isotropiki? Je, mwangaza na mtiririko wa mwanga wa chanzo cha isotropiki unahusiana vipi? Kwa nini?
8. Ni wakati gani chanzo cha mwanga kinaitwa Lambertian? Toa mfano wa chanzo madhubuti cha Lambertian.
9. Je, ukubwa wa wimbi la nuru linalotolewa na chanzo cha uhakika cha isotropiki hutegemeaje umbali wa chanzo? Kwa nini?
Flux nyepesi - nguvu ya nishati nyepesi, dhamana inayofaa iliyopimwa katika lumens:
Ф = (JQ/dt. (1.6)
Kitengo cha flux luminous ni lumen (lm); 1 lm inalingana na flux ya kung'aa iliyotolewa katika pembe thabiti ya kitengo na chanzo cha isotropiki cha uhakika na mwangaza wa candela 1 (ufafanuzi wa capdela utakuwa chini).
Monochromatic luminous flux
F(A. dk) = Kt. m Fe,(L, dk)Vx = 683Fe,(A, dk)Vx.
Mtiririko wa mwanga wa mionzi changamano: yenye Specter ya mstari
Ф=683£Ф,(Л„ dk)VXh
na wigo unaoendelea
ambapo n ni idadi ya mistari katika wigo; F<>D, (A.) ni kazi ya msongamano wa mionzi ya spectral.
Utafiti wa Sshsh (kiwango cha nishati ya mwanga) 1e(x^ - msongamano wa mionzi ya anga ya anga, sawa na uwiano wa mionzi c1Fe kwa pembe thabiti t/£2, ambayo mtiririko huo huenea na kusambazwa kwa usawa:
> ea v=d Nguvu ya mionzi huamua wiani wa anga wa mionzi kutoka kwa chanzo cha uhakika kilicho kwenye kilele cha angle imara (Mchoro 1.3). Mwelekeo 1ef unachukuliwa kuwa mhimili wa dLl ya pembe thabiti. inayoelekezwa kwa pembe a na P katika ndege za longitudinal na zinazovuka. Kitengo cha nguvu ya mionzi W/sr hakina jina. Usambazaji wa anga wa mtiririko wa mionzi ya chanzo cha uhakika huamuliwa kipekee na mwili wake wa picha - sehemu ya nafasi iliyopunguzwa na uso inayotolewa kupitia ncha za vekta za radius ya nguvu ya mionzi. Sehemu ya jeli ya fotometri kwa ndege inayopitia asili na chanzo cha uhakika huamua mduara wa mwangaza wa mwanga (LIC) wa chanzo kwa sehemu fulani ya ndege. Ikiwa mwili wa photometric una mhimili wa ulinganifu, chanzo cha mionzi kinajulikana na KSS katika ndege ya longitudinal (Mchoro 1.4). Mtiririko wa mnururisho wa chanzo cha mnururisho cha uhakika chenye ulinganifu wa duara F? = jle(a)dLi = 2л J le(a) sin ada, ambapo Dj ni pembe dhabiti ya eneo ambamo chanzo cha mionzi hueneza; kuamuliwa katika ndege ya longitudinal na pembe “| na ". Ukali wa mwanga wa chanzo cha uhakika - msongamano wa anga wa flux mwanga laf,=dФ/dQ. (1.8) Candela (cd) ni kitengo cha mwangaza (moja ya vitengo vya msingi vya SI). Candela ni sawa na ukubwa wa mwanga unaotolewa kwa mwelekeo wa perpendicular kutoka eneo la 1/600000 m2 ya mwili mweusi kwa joto la uimarishaji wa platinamu T = 2045 K na shinikizo la 101325 Pa. Mtiririko wa mwanga wa IC hubainishwa na KSS ikiwa mwili wa fotometri una mhimili wa ulinganifu. Ikiwa KSS / (a) imetolewa na grafu au jedwali, hesabu ya flux nyepesi ya chanzo imedhamiriwa na usemi. F=£/shdts-,+i, ambapo /w ni thamani ya srslnss ya kiwango cha mwanga katika pembe thabiti ya ukanda; Dy, (+| = 2n(cos a, - cos a,_|) (ona Jedwali 1.1). Mwangaza wa nishati (emissivity) ni uwiano wa flux ya mionzi inayotoka kwenye eneo ndogo linalozingatiwa hadi eneo la eneo hilo: M e = (1Fe / dA; Mesh>=Fe/A, (1.9) ambapo d$>e na Ф(. ni mtiririko wa mnururisho unaotolewa na eneo la dA au uso A. Kipimo cha kipimo cha mwangaza wa nishati (W/m2) ni mtiririko wa mnururisho. iliyotolewa kutoka 1 m2 ya uso; kitengo hiki hakina jina. Mwangaza ni uwiano wa mtiririko wa mwanga unaotoka kwenye eneo dogo linalozingatiwa hadi eneo la eneo hili: M =
ambapo еФ na Ф ni fluxes ya mwanga inayotolewa na eneo la uso dA au uso A. Mwangaza hupimwa katika lm/m2 - hii ni flux ya mwanga iliyotolewa kutoka 1 m2. Mwangaza wa nishati (mwangaza) - msongamano wa mtiririko mng'ao wa uso ulioangaziwa E = (1Fe/c1A; Eecr = Fe/A, (1.11) ambapo Ee, Eсr ziko, mtawalia, mwanga wa eneo la dA na mwangaza wa wastani wa uso A. Kwa kitengo cha irradiance. Vg/m2. wanakubali irradiance vile ambayo 1 W ya flux radiant huanguka na inasambazwa sawasawa juu ya uso wa 1 m2; kitengo hiki hakina jina. Mwangaza - wiani wa flux luminous juu ya uso mwanga dF.=d<>/dA Esr - F/L, (1.12) ambapo dE na Еср ni mwanga wa eneo la uso dA na mwangaza wa wastani wa uso A. Kitengo cha kuangaza ni lux (lx). Mwangaza wa 1 lux una uso ambao 1 m2 ya mwanga huanguka na flux ya mwanga ya 1 lm inasambazwa sawasawa juu yake. Mwangaza wa nguvu wa mwili au sehemu ya uso wake katika mwelekeo a ni uwiano wa nguvu ya mionzi katika mwelekeo a kwa makadirio ya uso unaoangaza kwenye ndege inayoelekea mwelekeo huu (Mchoro 1.5): ~ dIshkh / (dA cos ss), ~ ^ey. ^" (1-13) ambapo Leu na Lcr ni mwangaza wa nishati wa eneo la uso dA na uso A katika mwelekeo A, makadirio ambayo kwenye ndege inayoelekea upande huu ni sawa na dAcosa na a; dleu na 1еа mtawalia ni nguvu za mionzi zinazotolewa na dA na A katika mwelekeo wa a. Sehemu ya mwangaza wa nishati inachukuliwa kuwa mwangaza wa nishati wa uso tambarare B 1 M“. kuwa na nguvu ya mionzi ya 1 Vg / sr katika mwelekeo wa perpendicular. Kitengo hiki (W/srm2) hakina jina. Mwangaza katika mwelekeo wa mwili au sehemu ya uso wake ni sawa na uwiano wa mwangaza wa mwanga katika mwelekeo huu na makadirio ya uso: La = dIa/(dAcosa); /.acr = /a/a, (1.14) ambapo /u na Lacr ni mwangaza wa eneo la uso dA na uso A katika mwelekeo a. makadirio ambayo kwenye ndege perpendicular kwa mwelekeo huu ni mtiririko sawa na dA cos a na a; dla. 1a - kwa mtiririko huo, nguvu za mwanga zinazotolewa na nyuso dA na A katika mwelekeo a. Kipimo cha kipimo cha mwangaza (cd/m2) ni mwangaza wa uso tambarare ambao hutoa mwangaza wa cd 1 kutoka eneo la mita 1 katika mwelekeo wa perpendicular. Mwangaza sawa. Chini ya hali ya maono ya machweo, ufanisi wa mwanga wa kiangazi wa chombo cha maono hutegemea kiwango cha urekebishaji Y(X, /.) na huchukua nafasi ya kati kati ya K(A) na Y"(X), iliyoonyeshwa kwenye Mtini. 1.2 Chini ya hali hizi, maadili yao ni tofauti ya muundo wa spectral, sawa katika mwangaza kwa maono ya mchana, yatakuwa ya mwangaza tofauti kwa jicho (athari ya Purkins). Kwa mfano, bluu itakuwa angavu zaidi kuliko nyekundu. Katika uwanja wa jioni. maono, dhana ya mwangaza sawa hutumiwa. Unaweza kuchagua mionzi ya utungaji fulani wa spectral, ambayo mwangaza katika ngazi zote unadhaniwa kuwa sawia na nguvu ya mionzi. A. A. Gershun |1] alipendekeza tafsiri kama hiyo. inayoitwa kumbukumbu, tumia mionzi ya mwili mweusi kwenye joto la uimarishaji la platinamu. Mionzi ya muundo tofauti wa taswira, sawa na mwangaza kwa ile ya marejeleo, itakuwa na mwangaza sawa, ingawa kiwango cha mwangaza wa mionzi itakuwa tofauti. Mwangaza sawa hufanya iwezekanavyo kulinganisha mionzi tofauti kulingana na athari zao za mwanga, hata chini ya hali ya kutokuwa na uhakika katika kazi ya unyeti wa spectral.