Поиск: Рекомендуем: Почему я выбрал профессую экономиста Почему одни успешнее, чем другие Периферийные устройства ЭВМ Нейроглия (или проще глия, глиальные клетки) Категории: Астрономия Биология География Другие языки Интернет Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Механика Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника

Главная О нас Популярное ТОП Новые страницы Случайная страница Контакты FAQ ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ Понятие телесного угла, светового потока, силы света, освещенности, яркости, светимости ⇐ Предыдущая12345678

Теле́сный у́гол — часть пространства, которая является объединением всех лучей, выходящих из данной точки (вершины угла) и пересекающих некоторую поверхность (которая называется поверхностью, стягивающей данный телесный угол). Частными случаями телесного угла являются трёхгранные и многогранные углы. Границей телесного угла является некоторая коническая поверхность.

Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения. Иными словами, это мощность такого излучения, которое доступно для восприятия нормальным человеческим глазом.

Си́ла све́та — это количественная величина потока излучения, приходящегося на единицу телесного угла, предела его распространения. Иными словами это количество света (в люменах), приходящееся на 1 стерадиан.

Освещённость — физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу поверхности.

Я́ркость — это поток, посылаемый в данном направлении единицей видимой поверхности в единичном телесном угле. Отношение силы света, излученной поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Или — характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. В системе СИ измеряется в канделах на м².

Светимость — плотность потока световой энергии в данном направлении.

Светимость — отношение светового потока, исходящего от рассматриваемого малого участка поверхности, к площади этого участка.

Понятие стерадиана, люмена, кандела, люкса.

Стерадиа́н — единица измерения телесного угла. Обозначения: ср (кириллицей: эс-эр), sr.

Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.

Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд × ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.

Канде́ла (сокр.: cd, кд; от лат. candela — свеча) — одна из семи основных единиц измерения СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540×1012 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.

Люкс (обозначение: лк, lx) — единица измерения освещённости в системе СИ.

Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм.

4) Какой источник называется ламбертовским?

Ламбертовский источник - это такой излучатель, у которого яркость постоянна и не зависит от направления (то есть не зависит от положения точки на поверхности и от угла наблюдения).

На практике любая хорошо рассеивающая поверхность может считаться ламбертовским излучателем.

Практическая часть.

Вариант 12

Задача к разделу 2

Имеется оптическое волокно со следующими параметрами n_с - абсолютный показатель преломления сердцевины волокна, n_о - абсолютный показатель преломления оболочки волокна. Определить предельный угол (), числовую апертуру оптического волокна (NA), апертурный угол (). Значения n_с, n_о приведены в таблицах 2.1 и 2.2

Таблица 2.1

Таблица 2.2

Рисунок 2.1 – Оптическое волокно

Теоретические сведения к задаче из раздела 2

Для решения задачи необходимо внимательно изучить материал по этому разделу.

Взаимосвязь угла падения луча на торец стекловолокна с пре­дельным углом следует из закона преломления:

. (2.1)

Из :

. (2.2)

Согласно закону преломления, в окрестности точки

,

. (2.3)

Величина NA носит название номинальной числовой апертуры стекловолокна и является одной из его фундаментальных лучевых ха­рактеристик, поскольку определяется только значениями и . Угол называют апертурным углом.

.

В задаче принять =1.

Решение.

n_v =1

n_с =1,484

n_о= 1,468

=0.989

=81⁰

sin β=0,1564

sinγ= sin β* n_с

sinγ=0,232

γ=13.3⁰

NA= n_v* sinγ

NA=0,232

Ответ: NA=0,232 γ=13.3⁰ =81⁰

Задача к разделу 4

Свет с длиной волны падает на дифракционную решетку (ДР) с периодом d, освещая N щелей ДР. При этом ясно видны первые m дифракционных максимумов. Определить минимальное значение длины волны видимого света, которая может наблюдаться одновременно с длиной волны на интерференционной картине. Данные приведены в таблица 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1

N
, мкм	0,4	0,42	0,44	0,46	0,48	0,5	0,52	0,54	0,56	0,58
d, мкм		2,5		3,5		4,5		5,5		6,5

Таблица 4.2

Теоретические сведения к задаче из раздела 4

Отношение длины волны к разнице длин волн , подчиняющихся критерию Рэлея, называется разрешающей способностью решетки:

. (4.1)

С другой стороны, разрешающая способность дифракционной решетки пропорциональна порядку спектра и числу рабочих щелей :

. (4.2)

Решение.

=0.44

m =3

N= 22

d=3

=

=

=0.007

min=0.433

Ответ: min=0.433 =0.007

Задача к разделу 5

Определить длительность импульса на выходе из стекловолокна, если длительность гауссовского импульса на входе в стекловолокно равна , величина хроматической дисперсии составляет , межмодовая дисперсия равна . Данные приведены в таблица 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1

N
, нс

Таблица 5.2

M
, пс
, пс

Теоретические сведения к задаче из раздела 5

Если длительность Гауссового импульса на входе в стекло­волокно равна , величина хроматической дисперсии состав­ляет , межмодовая дисперсия равна , длитель­ность импульса на выходе из стекловолокна определяет­ся выражением (рисунок 5.1):

Рисунок 5.1 – Длительность импульса на входе и выходе стекловолокна

Решение.

=155

=11

= 120

=196.33

Ответ: =196.33

Задача к разделу 6

Два поляризатора (П1 и П3) расположены так, что оси поляризации образуют прямой угол, а третий поляризатор (П2) размещается между ними так, что ось поляризации его составляет угол с осью поляризации первого поляризатора (П1). Во сколько раз уменьшится интенсивность света, проходящего через такое устройство, если все поляроиды идеальны (потерь нет)? Данные приведены в таблице 6.1

Таблица 6.1

N
, градусы

Теоретические сведения к задаче из раздела 6

Любой неполяризованный свет можно представить в виде суммы двух ортогональных линейно поляризованных колебаний. Так как на выход поляризатора П1 пройдет только один вектор, который параллелен плоскости П1, то интенсивность света на выходе первого поляризатора будет равна:

, (6.1)

где I₀ – интенсивность неполяризованного света на входе П1.

Сущность закона Малюса:

. (6.2)

При решении задачи в формуле (6.2) принять величину П=0, то есть потерь нет.

Решение.

=20

=0

=

= =

=0,233

Ответ: =0,233

Задача к разделу 3

Определить толщину планарного волновода (d), при которой интерференция внутри него будет иметь максимум. Данные приведены в таблицах. - угол, при котором наблюдается полное внутреннее отражение внутри волновода; - длина электромагнитной волны в вакууме; - абсолютный показатель преломления волновода; - абсолютный показатель преломления подложки; - абсолютный показатель воздуха; m=1.

Таблица 3.1

N
, градус

Таблица 3.2

M
	1,5	1,52	1,53	1,54	1,55	1,56	1,57	1,58	1,59	1,6
	1,45	1,43	1,41	1,39	1,37	1,35	1,33	1,31	1,29	1,27

Рисунок 3.1 – Фрагмент планарного диэлектрического волновода

Теоретические сведения к задаче из раздела 3

В диэлектрических волноводах, как и в любых реальных оп­тических устройствах обычно распространяются не "лучи", а свето­вые пучки конечного поперечного размера. Рассмотрим механизм многократных переотражений светового пучка ширины AM в волноводном слое (пленке), полагая форму волны, для простоты, плоской, рисунок 3.1.

Значения фазы волны в точках А и М одинаковы, а приращение пространственной компоненты фазы за время , в процес­се перемещения волнового фронта AM на расстояние DC сос­тавляет

, (3.1)

где - длина электромагнитной волны в вакууме, а - оп­тическая длина пути.

Из рисунка 3.1 видно, что за то же время крайняя левая часть светового пучка, отразившись от границы раздела "плёнка-воздух" в точке A, распространяется в направлении AB, отражается от границы раздела "пленка-подложка" в точке B, распространяется в направлении BC и приходит в точку . Приращение пространственной компоненты фазы волны на пути составляет:

, (3.2)

где и приращения фазы волны в окрестности точек и , обусловленные эффектом Гуса-Хенхена, суть которого заключается в следующем.

Отражение волны от границы раздела двух сред происходит не в "точке" как показано на рисунке 3.1, а в окрестности этой точ­ки.

Рисунок 3.2 – Эффект Гуса-Хенхена

Отражаемая волна (в данном случае) из плёнки проникает на несколько микрон в воздух, распространяется в нем по траектории abc и вновь возвращается в плёнку (рисунок 3.2).

Распространение волны по траектории приводит к появ­лению приращения фазы на

, (3.3)

Аналогично ведет себя волна и в окрестности точки , рис. 14.6, где она, проникнув на несколько микрон в подложку, снова возвра­щается в пленку, получив приращение фазы

. (3.4)

Таким образом, световой пучок, частично разделившись в окрестности точки , вновь сходится в окрестности точки С, рисунок 3.1. Взаимное непогашение указанных частей светового пучка аналогично условию максимума при интерференции двух когерентных световых волн. Сле­довательно,

, (3.5)

где

Выражения (3.1) и (3.2) необходимо подставить в (3.5).

Для дальнейшего решения задачи рекомендуется достроить рисунок, проведя высоту в треугольнике ABC из точки B. Далее путем геометрических соотношений сторон в треугольниках и углов найти взаимосвязь толщины d со сторонами AB, BC, CD. Заменить AB, BC, CD в выражении (3.5) на эти соотношения. Из этого выражения и находится величина d.

Решение.

=1.52

=1.43

=78⁰

λ=0.67 мкм

₀=12⁰

sin 0=0,207

cos =0,207

sin =0,978

cos² =0,043

sin² =0,956

-2,86

= -4,056

AB=BC=x равнобедренный треугольник

АС=2x* sin

DC=2x*sin *sin 0

DC=x*0.404

BH=d=x* cos

= -6,916+28,494*10⁶*x

= 5,755*10⁶*x

x=0.58*10^-6

d=120*10^-6

d=120 мкм

Ответ:

d=120 мкм ~ примерно совпадает с толщиной среднего оптического кабеля.

Дата добавления: 2016-04-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1251 | Нарушение авторских прав

Лучшие изречения:

Студенческая общага - это место, где меня научили готовить 20 блюд из макарон и 40 из доширака. А майонез - это вообще десерт. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2316 - | 2272 -