İŞiq haqqinda təLİMİN İNKİŞafina dair qisa xülasə. FotometriYA

Şəkil 1.5. Gözün görmə funksiyasının dalğa uzunluğundan asılılığı
Şəkildə verilən əyri görmə əyrisi (yaxud görmə funksiyası) adlanır. Gözün nisbi həssaslığının λ=555 nm-ə uyğun gələn maksimum qiyməti şərti olaraq vahid qəbul olunmuşdur.

λ< 400nm və λ> 760 nm olduqda, ν(λ) =0,

görmə oblastında və λ≠555 nm olduqda, ν(λ)< 1,

λ=555 nm olduqda, ν(λ)=1.

Görmə əyrisinin maksimumu λ=555 nm-ə uyğun gəldiyindən, lümenlə vatt arasındakı əlaqəni bu dalğa uzunluğu üçün tapmaq daha məqsədəuyğundur. Müəyyən olunmuşdur ki, λ=555 nm olduqda 1 lm işıq seli 0,0016 Vt şüa enerjisi selinə (gücə) uyğundur: 1 lm (λ=555 nm olduqda)=0,0016 Vt. 555 nm uzunluqdan fərqli bütün dalğa uzunluqlarında 1 lm işıq selinə uyğun gələn güc 0,0016 Vt-dan böyük olur. Bu səbəbdən, M=0,0016Vt/lm işığın minimal mexaniki ekvivalenti adlanır. Mexaniki ekvivalentlə yanaşı işıq ekvivalenti adlanan kəmiyyətdən də istifadə olunur. Şüalanma selinin işıq ekvivalentini K ilə işarə etsək . İstənilən dalğa uzunluğu üçün vattla lümen arasında əlaqə yaratmaq üçün görmə funksiyasından istifadə etməliyik:

1 Vt (verilmiş dalğa uzunluğunda)=650 lm.

Görünən oblastda nisbi görmə funksiyasının müxtəlif dalğa uzunluqlarının müvafiq qiymətləri cədvəl 1.1-də verilmişdir.

Cədvəl 1.1. Görmə funksiyasının müxtəlif dalğa uzunluqlarındakı qiymətləri

λ(nm)		λ(nm)		λ(nm)		λ(nm)		λ(nm)		λ(nm)
400	0,0004	460	0,060	520	0,710	580	0,870	640	0,175	710	0,0021
410	0,0012	470	0,091	530	0,862	590	0,757	650	0,107	720	0,00105
420	0,0040	480	0,139	540	0,954	600	0,631	660	0,061	730	0,00052
430	0,0116	490	0,208	550	0,995	610	0,503	670	0,032	740	0,00025
440	0,023	500	0,323	560	0,995	620	0,381	680	0,017	750	0,00012
450	0,038	510	0,503	570	0,952	630	0,265	690	0,0082	760	0,00006
								700	0,0041

Cədvəl 1.1-dəngöründüyü kimi, müxtəlifdal ğauzunluqlu şüalanmaların eyni görmə təsiri yarada bilməsi üçün onların gücləri bir-birindən çox fərqlənir. Məsələn, dalğa uzunluqları =760 nmvə =550nmolan şüalanmalarla eyni görmə təsiri yaratmaq üçün birinci halda şüalanmanın gücü ikinci haldakından 20 min dəfə böyük olmalıdır.

Purkinye effekti. Görmə əyrisinin maksimumunun (həmçinin, bütövlükdə əyrinin) vəziyyəti işığın parlaqlığından asılıdır. Müəyyən olunmuşdur ki, işıqlanma azaldıqca görmə əyrisinin maksimumu (əyrininforması dəyişmədən) öz yerini qısa dalğa tərəfə dəyişir. Bu hadisə Purkinye effkti adlanır. Güclü işıqda görmə funksiyasının maksimumu narıncı rəngə (λ=555 nm) uyğun gəldiyi halda, zəif işıqda bu maksimum mavi rəngə tərəf (λ=507 nm) sürüşür. Elə bu səbəbdən, gündüz eyni dərəcədə parlaq görünən narıncı və mavi rənglərlə çəkilmiş tabloya axşam baxdıqda mavi rəng narıncı rəngə nəzərən çox parlaq görünür. Bizə elə gəlirki, guya mavi rəng qaranlıqda parıldayır.


1.3. İşiq kəmiyyətlərini ölçmə üsulları

Mənbəyin işıq şiddətini, yaxud işıq selini ölçən cihazlar fotometr adlanır. İş prinsipinə görə fotometrləri iki növə ayrılır: subyektiv (vizual) və obyektiv fotometrlər.

Subyektiv fotometrlər. Subyektiv fotometrlərin iş prinsipi gözlə müşahidəyə əsaslanır. Gözlə müşahidənin əsasını parlaqlıq hissiyyatının düşən şüalanma enerjisi ilə mütənasib olması təşkil edir. Elə buna görə də, eyni spektral tərkibli iki mənbə gözdə eyni parlaqlıq hissi yaradarsa, həmin mənbələrin hər birinin gözə eyni miqdarda enerji göndərdiyini söyləmək olar. Bərabər parlaqlıq vizual fotometrlərin iş prinsipinin əsasını məhz bu fakt təşkil edir. Bərabər parlaqlı fotometrlərdə bir-biri ilə həmsərhəd olan iki sahədən hər biri mənbə tərəfindən işıqlandırılır. Mənbələrdən birinə qədər olan məsafəni (yaxud hər iki mənbəyə qədər olan məsafəni) dəyişdirməklə hər iki sahənin eyni işıqlanmasına nail olunur. Belə olduqda, mənbələrdən hər biri işıqlandırılan sahənin vahid səthinə eyni enerji seli göndərir. Etalon kimi qəbul olunmuş mənbəyin işıq şiddəti məlum olduğundan, digər mənbəyin verilmiş istiqamətdəki işıq şiddətini vizual fotometr vasitəsilə təyin etmək olar. Eyni qayda ilə mənbəyin müxtəlif istiqamətlərdə göndərdiyi işıq selini və buradan da mənbəyin şüalandırdığı tam işıq selini tapmaq olar.

Alınan nəticələrdə əlavə təhriflərə yol verməmək üçün fotometrin işıqlanan sahələri hər iki mənbə tərəfindən eyni bucaq altında şüalandırılır və işıqlanmalarını müqayisə etdiyimiz hər iki səth eyni bucaq altında müşahidə olunur.

Mənbəyin şüalandırdığı tam işıq selini ölçmək məqsədilə sferik fotometr adlanan qurğudan istifadə olunur. Müqayisə olunan sahələrin müxtəlif mənbələr tərəfindən eyni işıqlanmasına nail olmaq məqsədilə müxtəlif qurğu və üsullardan istifadə edilir. Bu və ya digər üsulun seçilməsi konkret məsələnin qoyuluşu ilə müəyyən olunur. Bu qeydlərə əsaslanaraq fotometrik kəmiyyətlərin bəzi təyin üsulları ilə qısa da olsa tanış olaq.

İşıq şiddətinin tərs kvadratlar qanununa əsasən təyini. Bu üsul işıq şiddətinin ən sadə təyin üsuludur. Bu üsul nöqtəvi mənbə tərəfindən işıqlandırılan səthin işıqlanmasının həmin səthdən nöqtəvi mənbəyə qədər olan məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibliyinə (tərs kvadrat qanunu) əsaslanır. Üsulun sxemi şəkil 1.6-da göstərilmişdir.


Şəkil 1.6. Tərs kvadratlar üsulu ilə işıq şiddətinin təyini

İşıq şiddətləri və olan mənbələr işıqlandırdıqları AB və BC səthlərindən (şəkildə AB və BC işıqlanan səthlərə şəkil müstəvisinin kəsişmə xətləridir) uyğun olaraq və məsafələrində yerləşdirilir. Hər iki səth eyni bucağı altında işıqlandırıldığından, onların işıqlanmaları, müvafiq olaraq, belə təyin edilir:

və yaxud -ni (lazım gəldikdə hər ikisini) dəyişdirməklə hər iki səthin eyni işıqlanmasına nail olunur: .

Onda . Buradan .

Etalon olaraq götürdüyümüz ikinci mənbəyin şiddətini bilməklə, və – ni ölçərək -i hesablamaq olar. Bu üsulla əlaqədar iki qeydə ehtiyac vardır. Tərs kvadratlar üsulundan istifadə edərkən, tərs kvadratlar qanunun yalnız nöqtəvi işıq mənbələri üçün doğru olduğunu nəzərə almaq lazımdır. Digər tərəfdən, şiddətləri bir-birindən ciddi fərqlənən nöqtəvi mənbələrin işıq şiddətini bu üsulla təyin etmək məqsədəuyğun deyildir. Bu halda səthlərin eyni işıqlanmasına nail olmaq üçün və məsafələri də bir-birindən çox fərqlənməlidir. Bu isə praktik cəhətdən əlverişsizdir.

Zəiflədicilərdən istifadə etməklə işıq şiddətini təyin olunması. Qeyd etdiyimiz kimi, işıq şiddətinin təyin üsulunun mahiyyəti müxtəlif şiddətə malik olan mənbələr tərəfindən işıqlandırılmış səthlərin eyni işıqlanmasına nail olmaqdan ibarətdir. Deməli, müxtəlif üsullar bir-birindən daha güclü mənbədən gələn şüalanmanı zəiflətmə üsulu ilə fərqlənəcəkdir. Bu üsullardan birinin (dəyişən qalınlıqlı zəiflədici) sxemi şəkil 1.7-də verilmişdir. Şəkildən göründüyü kimi, paz şəkilli zəiflədicilər toxunan səthləri üzrə birbirinə nəzərən nisbi hərəkət edə bilər. Belə hərəkət zamanı iki pazdan ibarət sistemin işıq keçən hissəsinin qalınlığını böyütmək, yaxud kiçiltmək olar: pazlar bir-birinə yaxınlaşdıqca bu qalınlıq böyüyür, uzaqlaşdıqca kiçilir. Pazları müvafiq surətdə hərəkət etdirməklə bizə lazım olan uducu qalınlıq əldə etməklə, səthin müvafiq işıqlanmasına nail ola bilərik. Aydındır ki, istifadə olunan işıq zəiflədiciləri (uducuları) düşən işığın tərkibinə qarşı neytral olmalıdır, yəni müxtəlif uzunluqlu dalğaları eyni dərəcədə udmalıdır. Əks halda, selektiv (seçmə) udma baş verər və bu səbəbdən işıqlanmaları müqayisə olunan səthlər müxtəlif spektral tərkibli şüalanmalarla işıqlandırılar. Bu isə bildiyimiz kimi, müşahidə üçün prinsipial çətinlik yaradır.



Şəkil 1.7. İşıq zəiflədicilərindən istifadə etməklə işıq şiddətinin təyini

İşıqlanmanı zəiflətmək üçün işıq dəstəsi qarşısına sektoral kəsiyi olan disk yerləşdirməklə, onu müəyyən bucaq sürəti ilə fırlatmaq da olar. Fırlanma zamanı, diskin qeyri-şəffaf hissəsi (sektoral kəsikdən başqa qalan hissəsi) işıq dəstəsinin qarşısını periodik olaraq kəsdiyindən, keçən işıq dəstəsinin intensivliyi zəifləmiş olur.

Lümmer-Brodxun fotometri. Fotometrlərdən daha təkmili Lümmer-Brodxun fotometridir (şəkil 1.8). Bu fotometr Lümmer kubundan ( ), və güzgülərdən, işığı diffuz səpən S ekranından və L lupasından ibarətdir. Lümmerin fotometrik kubu üzləri ilə bir-birinə toxunan düzbucaqlı prizmalardan ibarətdir (şəkil 1.9). Prizmalardan birinin toxunan səthinə elə forma verilir ki, mərkəz hissədə toxunma kip olsun, başqa sözlə, bu hissədə optik kontakt yaransın. Belə olduqda, mərkəzi hissədə prizmaların toxunma oblastı özünü optik bircins cisim kimi aparır. Bu səbəbdən, mənbəyindən gələn şüalar prizmaların mərkəzi kontakt oblastından sınmadan keçərək qəbulediciyə düşür. mənbəyindən gələn işıq şüaları isə elə istiqamətdə yönəldilir ki, onlar birinci prizma səthinə ( ) 45º-dən böyük bucaq altında düşsün. Hava-şüşə sərhədində tam daxili qayıtmanın limit bucağı 45º olduğundan, şüa şüşə-hava sərhəd səthindən tam daxili qayıtmaya uğrayaraq qəbulediciyə yönəlir. Beləliklə, qəbuledicinin mərkəzi hissəsi , kənar hissəsi isə mənbəyi vasitəsilə işıqlandırılır. Hər iki hissənin işıqlanmalarının eyni olması, yəni işıqlanan hissələr arasındakı sərhəd xəttinin yox olması üçün S ekranının hər iki üzü müvafiq olaraq və mənbələri vasitəsilə bərabər işıqlanmalıdır. Belə olduqda, və məsafələrini ölçməklə, mənbələrin işıq şiddətləri nisbətini təyin etmək olar.



Şəkil 1.8. Lümmer-Brodxun fotometri Şəkil 1.9. Lümmerin fotometrik kubu

Obyektiv fotometrlər. Fotometrik kəmiyyətlərin obyektiv fotometrlərlə təyini elektrik və fotoqrafik üsullara əsaslanır. Fotometrik üsulda fotolövhənin qaralma dərəcəsinin düşən işıq enerjisi ilə mütənasibliyinə istinad edilir. Elektrofotoelementlərin iş prinsipi, işığın elektrik təsirinə (fotoelementlər, fotogücləndiricilər, fotomüqavimətlər və s.) əsaslanır. Ən sadə fotoelektrik fotometr fotoelementlərdən və ona birləşdirilmiş çox həssas qalvanometrdən ibarətdir. Bu qurğuda işıq təsiri ilə yaranan fotocərəyanı ölçməklə, fotometr səthinin işıqlanmasını hesablamaq olar. Qalvanometri lükslərə görə dərəcələməklə, birbaşa işıqlanmanın lükslərlə ifadə olunmuş qiymətini ölçürlər. Fotogücləndirici olaraq fotoelektrik gücləndiriciləri (FEG) adlanan cihazlardan istifadə olunur. Bu və ya digər fotoelektrik gücləndiricilərinin seçilməsi, ölçülən işıq selinin spektral tərkibi ilə əlaqədardır. Məsələn, spektrin qırmızı və yaxın infraqırmızı oblastlarında işlətmək üçün Rusiyada istehsal olunan FEG-62, FEU-22-dən istifadə olunur. Mavi-yaşıl oblastda FEU-17, FEU-18, FEU-19 və s. tətbiq edilir. FEU-18 və FEU-39 mavi-yaşıl oblastdan əlavə həm də ultrabənövşəyi oblasta işlədilir. FEU-106 infraqırmızı və ultrabənövşəyi oblastlarla yanaşı görünən oblastda da tətbiq olunur. Vizual fotometrlərdəki bir çox qüsurlar obyektiv fotometrlərdə olmur. Bundan əlavə, obyektiv fotometrlərin bir üstün cəhəti də ondan ibarətdir ki, bu fotometrlərdən həm də spektrin görünməyən hissələrində (ultrabənövşəyi və infraqırmızı oblastlarda) istifadə etmək olur. Obyektiv fotometrlərin bu üstün cəhəti subyektiv fotometrlərə nəzərən onlardan daha geniş istifadə etmək imkanı yaranır.
ƏDƏBİYYAT

1. N.M.QocayevÜmumi fizika kursu. 1V hissə, Bakı, 2009

2. V.V.Yusifov Optika, Bakı, 2008

3. V.İ.Nəsirov Optika, Baki, 2011

4. Г.С.ЛандсбергОптика. Москва: Физматлит, 2003

5. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. Оптика, Москва, Физматлит, 2002.

6. И.В.Савельев. Курс общей физики Т.2Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. Учебник. 4-е изд. - СПб.: Лань, 2004.