İŞiq haqqinda təLİMİN İNKİŞafina dair qisa xülasə. FotometriYA

2.1. Fotometrik kəmiyyətlər

Şüa enerjisi seli. Gözün müxtəlif rənglərə həssaslığı müxtəlif olduğuna görə, görmə təsiri yaradan enerji seli, gözə düşən ümumi enerji selindən kiçik olur. Bu səbəbdən, ümumi enerji selini (buna şüa enerjisi seli deyəcəyik), görmə təsiri yaradan enerji selindən (buna işıq seli deyəcəyik) fərqləndirmək lazımdır. Şüa enerjisi seli anlayışı mexanika və elektrik bəhsindən məlum olan enerji seli anlayışına oxşar daxil edilir: verilmiş səthdən vahid zamanda keçən enerji miqdarı enerji seli adlanır. İşıq üçün, enerji selinə müvafiq olaraq şüa enerjisi seli anlayışı daxil edildiyindən, şüa enerjisi seli dedikdə, verilmiş səthdən vahid zamanda keçən şüa enerjisi miqdarı başa düşülür. Enerji seli kimi şüa enerjisi selini də vattla (Vt) ölçmək olar. Lakin gələcəkdə görəcəyimiz kimi, şüa enerjisi selini lümen adlanan xüsusi vahidlə ölçmək qərara alınmışdır.

Şüa enerjisi selini təyin etmək üçün ideal halı – bircins izotrop nöqtəvi mənbəyin (əslində enerji yalnız müəyyən ölçülü mənbəyin sonlu səthindən sonlu cisim bucağı daxilində şüalana bilər) şüaburaxmasını nəzərdən keçirək. Mənbəyin şüalandırdığı elektromaqnit dalğaları, o cümlədən işıq şüalanma adlanır. Deməli, şüalandırma prosesdir, şüalanma isə bu proses nəticəsində alınan məhsuldur. Hər iki termin bir-birinə çox oxşar olduğundan şüalandırma yerinə şüaburaxma terminindən istifadə etmək daha məqsədəuyğun olardı.

Nöqtəvi mənbə dedikdə, ölçüləri müşahidə nöqtəsinədək olan məsafəyə nəzərən kifayət qədər kiçik olan sonlu ölçülü mənbə başa düşülür. Mənbəyin xətti ölçüləri müşahidə nöqtəsinədək olan məsafədən 20 və daha çox dəfə kiçik olarsa, onu nöqtəvi mənbə kimi qəbul etmək olar. Bircins izotrop mühitdə nöqtəvi mənbədən şüalanan enerji, həmin nöqtədən çıxan düz xətlər istiqamətində yayılır. Bu səbəbdən, bircins izotrop mühitdə nöqtəvi mənbədən yayılan işığının dalğa səthi (eyni fazada rəqs edən nöqtələrin həndəsi yeri) sferik olur.

Sahəsi dσ olan səthdən t müddətində keçən şüa enerjisi miqdarını dW ilə işarə edək. Verdiyimiz tərifə görə, dW /t nisbəti baxılan dσ səthindən keçən işıq selidir:

dФ=dW/t

dФ mənbəyin vahid zamanda şüalandırdığı şüa enerjisi olduğundan, onu mənbəyin gücü də adlandırırlar. dW -ni təcrübədə təyin etmək üçün, dσ səthini mütləq qara götürməklə, işığın təsiri ilə həmin səthdə ayrılan istilik miqdarını təyin etmək lazımdır.

Şəkil 1.1. Nöqtəvi mənbəyin şüaburaxması

Baxılan dσ səthindən keçən işıq enerjisi dΩ cisimb ucağı daxilində şüalanır (şəkil 1.1). Həndəsədən məlum olduğu kimi, bu iki kəmiyyət arasında belə münasibətvardır: Burada φ–işıq konusunun oxu ilə dσ səthinin xarici normalı ( ) arasındakı bucaq, r - nöqtəvi mənbədən dσ səthinə qədər olan məsafədir. dΩ cisim bucağı daxilində yayılan dΦ şüa enerjisi selini bilməklə, verilmiş nöqtəvi mənbədən bütün istiqamətlərdə şüalanan yekun seli (Φ), başqa sözlə mənbəyin şüaburaxma gücünü təyin etmək olar:

Φ = ∫dΦ . (1.2)

İnteqrallama, nöqtəvi mənbəyi əhatə edən ixtiyari qapalı səth üzrə aparılır.

Bir çox qəbuledicilərin (göz, fotoaparat, fotoelement və s.) iş prinsipinin əsasını məhz, enerji selinin qəbulu təşkil edir.

İşıq şiddəti. Nöqtəvi mənbəyin şüaburaxma gücünü müəyyən etmək üçün vahid cisim bucağı daxilində yayılan şüa enerjisi selinin qiymətini təyin etmək lazım gəlir. Bu kəmiyyət işıq şiddəti adlanır. Beləliklə, nöqtəvi mənbəyin işıq şiddəti dedikdə, onun vahid cisim bucağı daxilində şüalandırdığı şüa enerjisi selinin qiyməti başa düşülür. dΩ cisim bucağı daxilində yayılan şüa enerjisi seli dΦ olduqda, baxılan istiqamətdəki işıq şiddəti:

(1.3)

Ümumi halda, işıq şiddəti istiqamətdən asılıdır. Belə işıq şüalandıran mənbələr anizotrop mənbə adlanır. İşıq şiddəti istiqamətdən asılı olmayan mənbələr isə izotrop mənbə adlanır. Aydındır ki, izotrop mənbəyin işıq şiddəti belə təyin olunur:

(1.4)

Biz ümumi halı - işıq şiddətinin istiqamətdən asılı olduğu halı nəzərdən keçirək. Bu məqsədlə, polyar koordinat sistemindən istifadə edək. Nöqtəvi işıq mənbəyini koordinat başlanğıcında yerləşdirək. İstiqamət (en dairəsi) və (uzunluq) bucaqlarının qiymətləri ilə müəyyən edilir. Belə olduqda, işıq şiddəti: . və bucaqlarının qiymətləri bu intervallarda dəyişir: və .

Şəkil 1.2. Polyar koordinat sistemi

Şəkil 1.2-də r =1 qəbul olunduğundan,

(1.5)

, (1.6)

(1.7)

İşıq şiddətinin və -dan asılılığını bilərək Φ-ni hesablamaq olar. Xüsusi halda, mənbə izotrop, yəni olduqda,

(1.8)

Mənbəyin şüaburaxma gücünü (şüa enerjisi selini) sabit saxlamaqla, müəyyən bir istiqamətdə işıq şiddətini böyütmək (digər istiqamətlərdə işıq şiddətini müvafiq olaraq kiçiltməklə) olar. Projektoru buna misal göstərə bilərik. Projektorlarda sferik güzgülərdən istifadə olunur. Bu güzgü vasitəsilə, bütün istiqamətlərdə yayılan enerji selini güzgünün oxu boyunca yönəltməklə, ox istiqamətindəki işıq selini kəskin artırmaq olur.