Краткие сведения о свете. Часть 1/2

Физические свойства света. Свет является основой фотографии: его физическим свойствам мы обязаны получению изображения в фотографическом аппарате; его физико-химическим свойствам — образованию скрытого изображения в фотографическом слое. Поэтому фотограф должен знать основные свойства и законы света не в меньшей степени, чем чисто фотографические процессы.
Свет представляет собой лучистую энергию. Всякое тело излучает лучистую энергию, но видимое излучение начинается приблизительно при 500°. Тело, нагретое до этой температуры, испускает только красные лучи; при дальнейшем нагревании характер излучения меняется: к красным лучам прибавляются сначала оранжевые, затем желтые, зеленые и, наконец, голубые, синие, фиолетовые лучи. В этот момент излучение становится бесцветным.
Если пропустить солнечный луч через призму, то он разложится на составляющие его лучи основных спектральных цветов (спектр). В физике цвет луча принято характеризовать длиной световой волны. Волны представляют собой сочетание выпуклостей и впадин. Расстояние между двумя выпуклостями или впадинами называется длиной волны; оно обозначается греческой буквой ламбда (рис. 1). Длина волны выражается в миллимикронах, представляющих миллионную долю миллиметра.

Время, за которое совершается полное колебание, называется периодом колебания, а число колебаний в одну секунду — частотой колебаний. Частота колебаний обозначается греческой буквой ню.

Длина волны определяется как частное от деления скорости распространения волны в секунду на частоту колебаний за то же время.
Скорость света в пустоте равна 300000 км в секунду, а частота колебаний, например, фиолетового света составляет 760 биллионов в секунду, что дает длину волны для данного излучения, равную 0,000 394 мм, или округленно 390 миллимикрон.
Надо заметить, что резких границ между различными цветами нет и они непрерывно переходят один в другой.
Свет представляет собой узкую зону излучения, ограниченную длинами волн от 770 до 390 миллимикрон. Помимо видимых лучей, раскаленные тела испускают еще невидимые лучи: инфракрасные и ультрафиолетовые. Инфракрасные лучи имеют длины волн больше 770 миллимикрон, а ультрафиолетовые — меньше 390 миллимикрон.

Основные фотометрические величины. Светящееся тело называется источником, света; тела, только отражающие падающие на них лучи, называются вторичными источниками. Источник света посылает в окружающее пространство бесконечное число лучей, совокупность которых составляет световой поток.

Поскольку световой поток распределяется в трехмерном пространстве, то для его характеристики приходится вводить понятие о телесном угле, внутри которого данный световой поток распространяется. Предположим, имеется шар (рис. 2) с радиусом R= 1 м, в центре которого помещен точечный источник света. Если в этом шаре мысленно вырезать конус так, чтобы его вершина лежала в центре, а основание на сфере шара, то тогда отношение площади основания конуса к радиусу шара определяет раствор конуса и его пространственный угол, который называется телесным углом.

Схема, поясняющая понятие телесного угла
Телесные углы измеряются единицами, называемыми стерадианами. Стерадиан есть телесный угол, вырезающий в шаре поверхность, численно равную квадрату радиуса.
Световой ноток пропорционален величине телесного угла и световой мощности данного точечного источника света.
Световая мощность источника света, или сила его света, измеряется в международных свечах.
Международная свеча представляет собой электролампу специального устройства. Чтобы иметь ориентировочное представление о световой мощности международной свечи, укажем,что сила света, излучаемая ею, примерно равна силе света обычной стеариновой свечи.
Световые потоки измеряются в люменах. Люмен (лм) представляет собой световой поток, испускаемый источником света в одну международную свечу внутри телесного угла, равного одному стерадиану.
Когда световой поток падает на поверхность, он освещает ее, создавая определенную освещенность. При равномерном освещении освещенность Е равна величине светового потока, падающего на единицу поверхности: E=F/S, где F — световой поток в люменах; S — площадь освещаемой поверхности. За единицу освещенности принимается фот, который представляет собой освещенность поверхности в один киад-ратный сантиметр при падении на нее светового потока в один люмен. Такую освещенность дает точечный источник света в 1 международную свечу на расстоянии 1 см от освещаемой поверхности. На практике обычно пользуются не фотом, а люксом, который представляет собой 1/10000 часть фота. Таким образом, люкс определяет освещенность поверхности в один квадратный метр при падении на нее светового потока в один люмен.
Освещенность поверхности можно также определить, исходя из силы источника света и его расстояния от освещаемой поверхности.
Опытом установлено, что если источник света расположен к поверхности перпендикулярно, то ее освещенность Е равна: E=J/(R^2) где J — сила света в свечах; R — расстояние.
Если выражать силу света в свечах, а расстояние в метрах, то освещенность получается в люксах.
Приведенная формула показывает, что освещенность прямо пропорциональна силе источника света и обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света (надо заметить, что эта формула справедлива для точечного источника света). При падении лучей под некоторым углом к поверхности вводится поправка на косинус угла падения.

Каждая реальная поверхность частично отражает падающие на нее световые лучи, а частично поглощает. Зрительное же впечатление создают только отраженные лучи, в совокупности своей составляющие отраженный световой поток. Плотность этого потока характеризуется светностью. Чем выше отражательная способность поверхности тем значительнее будет ее светность. Отражательная способность поверхности определяется величиной коэфициента отражения ро.

Добавить комментарий