Читайте также:
|
|
Расчетные задания
по курсу «Основы телевидения»
7 семестр:
Расчётное задание №1. Изучение параметров оптического изображения.
Цель работы
Ознакомление с основными световыми и энергетическими параметрами и характеристиками, используемыми при эксплуатации и обслуживании современных средств вещательного и прикладного телевидения.
1. Энергетические интегральные и спектральные
характеристики лучистой энергии
Обозначим энергетические характеристики (величины), не зависящие от длины волны лучистой энергии, индексом е. Энергия Qе, переносимая излучением, измеряется в джоулях (Дж). Лучистый поток Р есть энергия Qе, переносимая излучением через данную поверхность в единицу времени. Приведем энергетические интегральные характеристики:
а) светимость излучения Ме – лучистый поток Ризл, излучаемый с единицы площади излучателя S;
б) сила излучения Ie – лучистый поток в данном направлении ОА (рис.1) в единичном телесном угле. Обозначим телесный угол, в котором излучается поток, через w. Этот угол измеряется в стерадианах (ср);
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. К определению яркости поверхности S
в) яркость излучения Le поверхности есть сила излучения Ie с поверхности S в данном направлении ОА, отнесенная к единице площади S′, где S′ = S cos α, – проекция поверхности S на плоскость, перпендикулярную к направлению ОА;
г) плотность облучения Ее поверхности S – лучистый поток Рпад, падающий на единицу поверхности S.
Эти величины определяются следующими формулами (в скобках указаны размерности величин):
[Дж/с = Вт] (1)
[Вт/м2] (2)
[Вт/ср] (3)
[Вт/(ср·м2] (4)
[Вт/м2] (5)
Если приведенные величины отнесены к спектру излучения шириной d, то их называют энергетическими спектральными величинами и обозначают индексом el, т.е. Mel, Iel, Lel, Eel.
Основной энергетической спектральной характеристикой лучистой энергии является спектральная плотность мощности Рl (Вт/нм):
, (6)
где dl измеряется в нанометрах (нм) (1 нм = 10–9 м) или в микрометрах (мкм) (1 мкм = 10-6 м)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Зависимость спектральной плотности мощности от длины волны
На рис.2 показан пример зависимости Рl от длины волны света l. Здесь заштрихованный прямоугольник представляет монохроматическое (т.е. спектральное узкополосное) излучение мощностью dP (Вт) и шириной спектра d l, где
dP = P l d l. (7)
Для спектра шириной от l1 до l2 лучистая мощность (Вт)
, (8)
где интегрирование производится от l1 до l2.
Ниже приведены энергетические спектральные характеристики лучистой энергии:
Þ энергетическая спектральная светимость поверхности S (Вт/(м2·нм))
; (9)
Þ энергетическая спектральная сила излучения (Вт/(ср·нм))
, (10)
откуда dP = Ie lw d l; (11)
Þ энергетическая спектральная яркость излучения с поверхности S, отнесенная к поверхности S ´(Вт/(ср·м2·нм)
, (12)
где S ´ = S cosa;
Þ энергетическая спектральная плотность облучения поверхности S (Вт/(м2·нм))
, (13)
где dPпад – поток, падающий на поверхность S;
Ризл – поток, излученный с поверхности S.
Световой поток
Фотометрические характеристики лучистой энергии обозначим индексом V, энергетическую величину светового потока в световаттах (светоВт) обозначим F V (греческая буква), монохроматический световой поток обозначим d F V. Тогда
d F V = V l dP (14)
где V l – стандартная относительная видность, значения которой даны в таблице1.
Таблица 1
l, нм | V l | l, нм | V l | l, нм | V l |
0,0001 | 0,710 | 0,107 | |||
0,0004 | 0,862 | 0,061 | |||
0,0012 | 0,954 | 0,032 | |||
0,004 | 0,995 | 0,017 | |||
0,0116 | 0,995 | 0,0082 | |||
0,023 | 0,952 | 0,0041 | |||
0,038 | 0,870 | 0,0021 | |||
0,060 | 0,757 | 0,00105 | |||
0,091 | 0,631 | 0,00052 | |||
0,139 | 0,503 | 0,00025 | |||
0,208 | 0,381 | 0,00012 | |||
0,323 | 0,265 | 0,00006 | |||
0,503 | 0,175 |
В системе СИ основной фотометрической величиной является сила света I в канделах (кд). Имеется эталон силы света I = 1 кд. Фотометрическая величина светового потока F измеряется в люменах (лм). Яркость светящейся поверхности S обозначается через L и измеряется в канделах на кв.метр (кд/м2). Освещенность Е поверхности S измеряется в люксах (лк); светимость излучающей поверхности М – в люменах на кв.метр (лм/м2).
Величины I, F, L, M зависят от направления излучения света и определяются по следующим формулам:
F = I ·w (15)
, (16)
, (17)
, (18)
где Fпад – поток, падающий на поверхность S, лм;
Fизл – поток, излученный с поверхности S, лм.
3. Взаимосвязь фотометрических и энергетических
характеристик светового потока
Переход от энергетической величины светового потока (светоВт) к его фотометрической величине (лм) производится по следующей формуле (для монохроматического потока):
dF = Kd F (19)
где К – световая эффективность излучения, не зависящая от длины волны:
К = 683 лм/светоВт. (20)
Преобразуем выражение (1.19):
dF = K× d F V = K× V l dP = K× V l × P l d l. (21)
Для спектра шириной от λ1 до λ2 справедливо выражение:
(22)
где значения vλ приведены в табл.1.1.
По аналогии с (1.15) получим:
, где dP = Ie λω d λ,
т.е dI = K vλ Ie λ d λ.
Для спектра шириной от λ1 до λ2
. (23)
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 80 | Нарушение авторских прав