|
| |
|
Слаботочка Книги    10 20 30 W Of, град Рис. 4.1. К определению силы излучения: с -поток излучения в телесном угле й; б - фотометрическое тело излучателя; в -диаграмма направленности ключенной внутри конуса этого телесного угла, к квадрату радиуса сферы, т. е. ;=Леф/7 (4.3> где h, Вт-ср-; /,,, кд. Кандела - основная единица светотехнической системы, все остальные строятся как ее производные. Сила излучения - вектор, направление которого совпадает с осью телесного угла й.. Пространственное распределение h характеризуется фотометрическим телом излучателя, которое представляет собой часть пространства, ограниченного поверхностью, проходящей через концы радиусов-векторов силы излучения во всех направлениях (рис. 4.1,6). Если фотометрическое тело обладает осью симметрии (что типично для большинства реальных излучателей), то контур, вырезаемый проходящей через эту ось плоскостью, образует диаграмму направленности (рис. 4.1,е). В случае неточечных излучателей понятие силы излучения неприменимо. Измерение силы излучения осуществляется двумя методами: сравнения или непосредственной оценки. По методу сравнения на контрольный фотоприемник вначале воздействует измеряемый излучатель, а затем - образцовый или измерительный, прокалиброванный в единицах измеряемой величины. Перемещая излучатели относительно фотоприемника, достигают такого положения, когда показания прибора при первом и втором измерениях оказываются одинаковыми. При этом 7 = / /2 /72 "изм эт •обр/-изм (4.4) где /изм, /обр - сила излучения (сила света) измеряемого и образцового источников, /изм и /обр - рэсстояния от источников до фотоприемника. По методу непосредственной оценки /изм определяется показаниями прокалиброванного фотоприемника при известном значении /изм-108 При этих методах измерения поверхность фотоприемника и излучающая поверхность источника должны отстоять друг от друга на расстоянии /изм(/обр) >20г, где z-максимальный линейный размер активной площади приемника или источника (условие то-чечности излучателя). Используются и другие разновидности методов измерения, но все они основываются на определении (4.2), формуле (4.3) и на применении калиброванных источников или приемников. Энергетическая светимость [светимость) - представляет собой плотность потока излучения Фе с поверхности излучателя Лизл. В дифференциальной форме М, = ЙФ,/ЙЛ„зл, (4.5) где Me, Вт-м~2; М,,, лм-м-. Приведем для примера некоторые значения Ме. Солнце 6-10 нить лампы накаливания 10... 10 колба люминесцентной лампы З-Ю, полупроводниковый лазер 10... 10. Отметим, что само по себе значение Ме{М-с) недостаточно полно характеризует излучатель, важна еще и направленность этого потока. Так, для трех из перечисленных видов излучателей поток излучения равномерно расходится в телесном угле Q = 2n ср, у лазера Q не превышает 0,1 ср. Энергетическая яркость (яркость) - отношение силы излучения в данном направлении к проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению (рис. 4.2): L,(r)=l-- . (4.6) йЛвдл cosa(r,n) где Ье, Вт-ср~"-м~2; Ь, кд-м". При воздействии излучателя на глаз человека освещенность сетчатки определяется соотношением, легко получаемым из простых геометрических соотношений: Е,, гТТ - Т„тт Л гл -гл Ejlf (4.7) где Лгл - площадь входного зрачка; Un. - глубина глазного яблока; Тгл- коэффициент пропускания глазных сред. Если считать эти характеристики глаза не зависящими от яркости (что неточно - см. § 4.3), то получим, что яркость есть тот параметр, который прямо определяет уровень раздражения глаза или, иными словами, два объекта с одинаковой яркостью должны восприниматься человеком одинаково, независимо от того, каким образом это равенство достигнуто. Сказанное справедливо и в отношении энергетической яркости при воздействии излучателя на фотоприемник. Pjj к; определению яркости  Однако для разработчика оптоэлектронных приборов и систем (например, устройств отображения) яркость не является определяющим параметром. Возьмем для примера два светодиода 1 и 2 с одинаковой яркостью, но с разной площадью светящейся поверхности. Очевидно, что с помощью оптики наблюдаемые площади свечения можно уравнять и тогда светодиод / с большей активной площадью окажется ярче светодиода 2 в hxthz раз. Таким образом, параметром, с помощью которого объективно оцениваются возможности светодиода для индикаторной техники, является не яркость, а сила света. Это обстоятельство получило подтверждение в следующем историческом факте: на раннем этапе развития полупроводниковых индикаторов и светодиодов изготовители пользовались параметром Ь-, достигая все новых и новых рекордных цифр за счет уменьшения излучающей площадки; в дальнейшем все встало на свои места - в качестве основного параметра светодиода стали пользоваться силой света Д,. В очень многих случаях приходится иметь дело с равнояркими (как по различным направлениям, так и по излучающей поверхности) источниками. Для тел простой геометрической формы-• плоской площадки, излучающей в одну сторону, шара, цилиндра с темными торцами нетрудно получить (рис. 4.3,а); (рис. 4.3,6); (рис. 4.3,е). 1а == /о COS а, /о - ; Ф = я /о = я £Л„зл /a = / = jiD2L/4 = const; Ф = 4я/ /а = L ft D cos а = /дд cos а; Ф = /д (4.8) (4.9) (4.10) Индексы е и f здесь опущены, так как соотношения одинаково справедливы для энергетических и световых параметров. Для примера укажем типичные значения яркости L, кд-м~, некоторых объектов: Солнце 3-10... 10, Луна 10, ночное небо 3•10-  Рис. 4.3. Диаграмма направленности равнояркнх плоского (а), шарообразного (б) и цилиндрического (е) излучателей 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [35] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 |