Облученность, энергетическая экспозиция и закон квадрата расстояния

1.

ОБЛУЧЕННОСТЬ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
ЭКСПОЗИЦИЯ И ЗАКОН КВАДРАТА РАССТОЯНИЯ
Облученность - отношению элементарного энергетического потока dФе ,
упавшего на площадку dA , к её площади
dФe
Ee
dA
Вт
м2
Фе
1
Фe
Eе ср Eе ( x, y ) dx dy Eе ср
AA
A
Ee vф
0 E
2
max
2
dФe vф
2
0 Emax
2
dA
А
Облученность

2.

Облученность, энергетическая экспозиция и закон
квадрата расстояния
dФe
I e ( , )
dA0 cos( )
d
d
dФе I e ( , )d
dA0 cos( )
dФе I e ( , )
l2
l2
dФe
Ee
dA0
I e ( , )
Закон квадратов
E
2
расстояний для E |. e
l
Закон косинуса
Ee Ee cos( )
Закон квадратов
расстояний
I е ( , )
Ee
cos( )
2
l

3.

Энергетическая экспозиция, энергетическая светимость
Энергия излучения, упавшая на
единицу поверхности тела в течение
всего времени облучения, называется
энергетической экспозицией
dQe
He
dA
tк
H e Ee (t )dt
tн
Энергетическая светимость равна отношению
энергетического потока dФe уходящего от
площадки dA к её площади
Фe Вт
Me
2
A м
dФe
Me
dA
Дж
м2
Фе
А
Энергетическая светимость

4.

Строение человеческого глаза

5.

Энергетическая яркость. Расчет облученности в фокальной
плоскости идеальной оптической системы

6.

Энергетическая яркость
dФe
Ee
dA1
dФе Ее вх Авх
dФe dI e ( , )
Aвх
2
d
dA cos( ) d 2
f2
2 dA1 2 dA cos( )
dA1
f
d
Aвх
dI e ( , ) 2
Aвх dI e ( , )
Aвх
d
Ee 2
Ee 2
Ee 2 Le
f
f dA cos( )
f
dA cos( )
2
d
dI e ( , )
dI e ( , )
Le
Le
dA cos( )
dA
Вт
м 2 ср

7.

Энергетическая яркость
Энергетическая яркость элемента поверхности (воображаемого или
реального) равна отношению его силы излучения в выбранном направлении к
площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную
выбранному направлению.
dI e ( , )
Le ( x, y, z, , )
dA

8.

Закон Ламберта, равнояркие источники
Источники, яркость которых не зависит от выбранного в пространстве направления
излучают по закону Ламберта
I e ( , ) Le ( x, y, z ) dA cos( ) I e ( , ) I e 0 cos( )
Взаимосвязь яркости и светимости равноярких объектов
d 2Фе
2
dI e ( )
d Фe dI e ( , ) d
d
dI e ( , ) dI e ( )
dI e ( )
Le
dI e ( ) Le dA cos( )
dA cos( )
d 2Фe 2 Le sin( ) cos( ) d dA
0
2
dФe 2 Le dA sin( ) cos( ) d
0
d 2 sin( )d
α α
π/2
dФ е
Me
dA
M e Le

9.

Яркость пучка лучей

10.

Яркость пучка лучей
d Ф
dI1,2
d 1
2
d Ф dI1,2 d 1
2
dA2 cos( 2 )
d 1
; dI1,2 L1dA1 cos( 1 )
2
R
dA1dA2 cos( 1 )cos( 2 )
d Ф L1
2
R
2
dA1dA2 cos( 1 )cos( 2 )
2
d G
2
R
d 2Ф
dE
L 2 L
d G
d

11.

Спектральные характеристики излучения

12.

Спектральные характеристики излучения

13.

Спектральные характеристики излучения

14.

Спектральные характеристики излучения

15.

Спектральные характеристики излучения
Фе , Фе ( , d ) )
Спектральная плотность потока излучения Фе ( ):
(
Фе ( , )
dФе ( )
Фе ( ) lim
Фе ( )
0
d
Вт
мкм
Вт
м
Вт
нм
dФе ( ) Фе ( )d
1 мм
Фе
Ф ( ) d Ф ( ) d
е
1 нм
е
0
2
Фе ( 1 , 2 ) Фе ( )d
1

16.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ
Интегральная характеристика
Размерность
Спектральная
плотность
Размерность
Дж
dQ ( )
Qе ( ) е
d
Дж
мкм
Вт
Фе ( )
dФе ( )
d
Вт
мкм
Вт
ср
I е ( )
dI е ( )
d
Вт
ср мкм
Вт
м2
Eе ( )
dEе ( )
d
Вт
м 2 мкм
Вт
M е ( )
dM е ( )
d
Вт
Энергия излучения
Qе Фе (t )dt
0
Энергетический поток
dQe
Фe
;
dt
Фе Фе ( )d
0
Сила излучения
(Энергетическая сила света)
Ie
dФe
;
d
I е I е ( )d
0
Облученность
(Энергетическая освещенность)
Ee
dФe
;
dA
Eе Eе ( )d
0
Энергетическая светимость
dФe
2
2

17.

е
d
е
0
Облученность
Энергетическая
система величин и единиц
(Энергетическая освещенность)
dФe
Интегральная
характеристика
Ee
; E E ( ) d
е
dA
е
0
Энергия излучения
Энергетическая
светимость
dФQ
e
е;
MФее (t ) dtM е ( )d
dA
0
Me
Вт
Размерность
м2
dEе ( )
d
Спектральная
Eе ( )
плотность
Вт
Размерность
м 2 мкм
Вт
Дж
м2
M
Qее ( )
dMее(( ))
dQ
dd
Дж
Вт
м 2мкм
мкм
Вт
Вт
м 2 ср
Вт
ср
Вт с
м2
Фе ( )
dФе ( )
dLd
( )
Вт
Вт
мкм
м 2 ср мкм
Вт
ср мкм
Вт с
м 2 мкм
Вт
м 2 с
Вт
0
Энергетическийяркость
поток
Энергетическая
dQe
d 2(Ф
Фe dI
;
e
Ф
Ф
L
еL е e)d
e
dt
dA
e
0
d dA
Сила излучения
Lе Lе ( )d
(Энергетическая
сила света)
0
dФe
Ie
; I е экспозиция
Энергетическая
I е ( )d
d
0
Н е Eе (t )dt ; Н е Н е ( )d
Облученность
0
(Энергетическая
Энергетическоеосвещенность)
освечивание
Lе ( )
е
d
I е ( )
dI е ( )
d
Н е ( )
dН е ( )
d
Eе ( )
dEе ( )
dОd ( )
0
Ee
dФe
;
E E ( ) d
dAОе Iее (t ) dt е
0
0
Энергетическая
светимость
Ое Ое ( )d
dФ
e
Me
; 0 M е M е ( )d
ср
Вт
м2
Ое ( )
M е ( )
е
d
dM е ( )
d
Вт
2
мВт
мкм
с
ср мкм
Вт
м 2 мкм

18.

ЭФФЕКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
Тела, в которых происходит преобразование энергии излучения в другие виды
энергии, называются приемниками излучения.
Образцовый приемник излучения.
Основные энергетические характеристики приемника излучения - его
спектральная и интегральная чувствительность.
Чувствительность приемника излучения – это отношение реакции
приемника излучения к величине входного воздействия, вызвавшего эту
реакцию.
Спектральная чувствительность приемника излучения – это
отношение реакции приемника излучения (R) к величине
монохроматического потока излучения (Фe(λ) ), вызвавшего эту реакцию:
R
S ( )
Фe ( )
dR
S ( )
dФe ( )

19.

Эффективные характеристики излучения
Относительная спектральная чувствительность приемника
излучения:
S ( )
S 0 ( )
Smax
0
0
R Фe ( )S ( )d R S max Фe ( )S0 ( ) d
Интегральная чувствительность приемника излучения к
энергетическому потоку излучения:
Ф ( )S ( )d
R
Se
Se 0
Фe
e
Ф ( ) d
e
0
Ф ( )S ( )d
e
Se Smax 0
0
Ф ( ) d
e
0

20.

Эффективные характеристики излучения
Эффективный (редуцированный) поток
излучения:
Фэф Фe ( )S0 ( )d
0
∞