Оптические и световые коэффициенты

Преобразование оптическими средами мощности излучения и его спектрального состава

Преобразование излучений оптическими средами

При попадании излучения на тело происходит их взаимодействие.

Часть излучения отражается от поверхности тела, часть – проходит через него, а часть – телом поглощается. Отраженные и прошедшие излучения отличаются от упавшего на тело по мощности, спектральному составу (цвету излучения) и направлению потока излучения.

Тело, преобразуя энергию излучения, также изменяется. В нем происходят фотофизические или фотохимические превращения (нагрев, изменение окраски и др.), причем эти изменения могут носить обратимый или необратимый характер.

Светотехника имеет дело с обоими видами взаимодействия тела и излучения, т.е. с преобразованием излучения и с преобразованием тела под действием поглощенного излучения.

Если тело предназначено для преобразования характеристик излучения, его называют оптической средой.

К числу оптических сред, широко используемых в светотехнике (и репродукционной технике), относятся светофильтры, объективы, зеркала, рассеивающие пленки и матовые стекла, призмы и др.

Если тело используется для получения в нем полезного фотопревращения, например формирования видимого изображения, оно является приемником излучения.

Взаимодействие оптического излучения, в том числе видимого, с оптическими средами приводит к его пространственным изменениям (отражение, преломление, дифракция), поглощению излучения (спектрально-избирательному и спектрально-неизбирательному), структурным изменениям излучения (поляризация, интерференция, дисперсия).

Свет, падая на поверхность, претерпевает физические изменения, характеризующиеся его переходом из одной среды в другую. При этом явлении происходит изменение его направления – преломление, разнообразие которого создает рассеяние света.

В зависимости от степени неровности поверхности предметов могут быть зеркальными или шероховатыми, а тела и среды – однородными и неоднородными.

В зависимости от физического строения тела или среды рассеяние проявляется в отражении, пропускании или поглощении светового потока.

Падающий на тело (среду) поток излучения Ф разделяется слоем материала на составляющие Ф_R, Ф_А, Ф_Т (рис.2.7):

Рисунок 2.7 – Падающий поток излучения разделяется слоем материала на составляющие Φ_R, Φ_А и Φ_Т

Коэффициент отражения r равен отношению отраженного потока излучения Ф_R к упавшему потоку Ф

r = Ф_R / Ф

Коэффициент отраженияхарактеризует светлоту поверхности в процентах (ρ100) относительно идеально белой с ρ = 1, ρ =100%.

Коэффициент пропускания t равен отношению прошедшего через материал потока излучения Ф_Т к упавшему потоку Ф:

t = Ф_Т / Ф

Он характеризует прозрачность тел и сред.

Коэффициент поглощения a равен отношению поглощаемой материалом доли потока излучения Ф_А к упавшему потоку Ф:

a = Ф_А / Ф

Характеризует в основном оптическую плотность среды, ослабляющую поток излучения.

Рассчитанные таким образом коэффициенты являются оптическими.

Если коэффициенты определяются по преобразованию световых потоков (F, лм), то их называют световыми (фотометрическими).

Все изменения падающего света распространяются на точно определенную долю в его спектре и зависят от физического свойства тела и длины волны, но не зависят от силы падающего света. В фотографии оптические коэффициенты характеризуют в основном поверхности тел в соответствии со зрительными оценками их светлоты.

Если тела нейтрально-серые, т.е. имеют спектрально-неизбирательное поглощение, оптические и световые коэффициенты равны друг другу.

Для окрашенных тел оптические и световые коэффициенты не совпадают. Описанные выше коэффициенты – интегральные, они оценивают преобразование сложного излучения в целом.

Имеется еще два рода коэффициентов: монохроматические и зональные. Первые оценивают действие оптической среды на монохроматическое излучение.

Зональные коэффициенты оценивают преобразование излучения, занимающего одну из зон спектра (синюю с500 нм, зеленую си красную с

Эти коэффициенты используются при работе с цветом.