Teoretická fotometria a kolorimetria

1. Teoretická fotometria a kolorimetria Prednáška Ing. František Krasňan, PhD. > KONIEC

2. Literatúra: Horňák, P.: Svetelná technika Gutorov, M.: Zbierkapríkladovzosvetelnej techniky Habel, J. a kol.: Světelná technika a osvětlování Gall, D.: Grundlagen der Lichttechnik - kompendium Body :cvičenia 40 b 30 b - 3 zápočtové previerky, 5 b - aktivita 5 b - teoretická úloha Dochádzka:2 absencie (ospravedlnenkunetreba)

3. Obsah • Fyzikálna podstata žiarenia • Žiarivé veličiny • Optické vlastnosti látok • Spektrálne rozloženie žiarivého toku • Priestorové uhly • Snímače žiarenia • Fotometrické veličiny < > KONIEC

4. Fyzikálna podstata žiarenia • Korpuskulárno - vlnový dualizmus • Vlnové vlastnosti svetla • Kvantové vlastnosti svetla < > KONIEC

5. Korpuskulárno - vlnový dualizmus • Svetlo má súčasne tak korpuskulárne,ako aj vlnové vlastnosti < > KONIEC

6. Vlnové vlastnosti svetla • odraz • lom • ohyb • interferencia < > KONIEC

7. Polarizované žiarenie E- intenzita elektrického poľa H- intenzita magnetického poľa < > KONIEC

8. Svetelné vlnenie kde E(x,t)okamžitá výchylka Emamplitúda výchylky začiatočná fáza uhlová frekvencia vfázová rýchlosť < > KONIEC

9. Vlnová dĺžka [nm] kde v je fázová rýchlosť vlnenia je frekvencia < > KONIEC

10. Frekvencia [Hz ] kdeTje doba kmitu (perióda) < > KONIEC

11. Fázová rýchlosť kdeje permitivita prostredia je permeabilita prostredia < > KONIEC

12. Permitivita prostredia  = 0 . r kde 0je permitivita vákua r je relatívna permitivita prostredia 0 = 8,854. 10-12[F. m-1] < > KONIEC

13. Permeabilita prostredia  = 0 . r kde 0je permeabilita vákua r je relatívna permeabilita prostredia 0 = 4. 10-7[H. m-1] < > KONIEC

14. Rýchlosť svetla vo vákuu kde 0je permitivita vákua 0je permeabilita vákua c= 2,9979. 108 [m. s-1] < > KONIEC

15. Planckova konštanta h= 6,6256. 10-34[J. s] 1eV=1,602. 10-19 J < > KONIEC

16. Energia fotónu [J ]  = h. < > KONIEC

17. Hmotnosť fotónu m[kg ] < > KONIEC

18. Hybnosť fotónu p [kg. m. s-1] < > KONIEC

19. Príklad 1: • Vypočítajte energiu, hmotnosť a hybnosť fotónu, ak žiarenie má vlnovú dĺžku : • a) 1= 380 nm • b) 2 = 555 nm • c) 3 = 780 nm

20. Rozdelenie optického žiarenia podľa vlnových dĺžok < > KONIEC

21. Príklad 2: • Do akej oblasti optického žiarenia patrí žiarenie s vlnovou dĺžkou: • 1= 300 nm • b) 2 = 500 nm • 3 = 700 nm • 4 = 800 nm

22. Príklad 3: Určite, koľkokrát je energia fotónu UV žiarenia vlnovej dĺžky 1 = 100 nm väčšia ako vlnová dĺžka viditeľného žiarenia  2 =500 nm !

23. Príklad 4: Zistite vlnovú dĺžku a frekvenciu fotónu s energiou 10 eV.

24. Žiarivé veličiny

25. Množstvo žiarenia Qe[J ] kdeeje žiarivý tok < > KONIEC

26. Žiarivý tok e[W ] kdeQeje množstvo žiarenia < > KONIEC

27. Žiarivosť Ie[W. sr-1] kde eje žiarivý tok  je priestorový uhol < > KONIEC

28. Žiara Le[W. sr-1. m-2 ] kde je elementárny priestorový uholA je elementárna plocha eje žiarivý tok < > KONIEC

29. Lambertovský žiarič < > KONIEC

30. Intenzita vyžarovania Me[W. m-2 ] kde eje žiarivý tok A je elementárna plocha < > KONIEC

31. Intenzita ožiarenia Ee[W. m-2 ] kde eje žiarivý tok A je elementárna plocha < > KONIEC

32. Dávka ožiarenia He[J. m-2 ] kde eje žiarivý tok A je elementárna plocha Eeje intenzita ožiarenia < > KONIEC

33. Príklad 5: • Žiarivý tok e = 1 W je vyžarovaný zdrojom monochromatického žiarenia vlnovej dĺžky • = 760 nm. Vypočítajte : • a) energiu žiarenia, ktorá je vyžiarená za 2 s, • b) koľko fotónov je vyžiarených týmto zdrojom za 2 s !

34. Príklad 6: • Množstvo fotónov vyžarovaných zdrojom monochromatického žiarenia vlnovej dĺžky • = 400 nm za sekundu je n = 1.1018. Nájdite čas t, pri ktorom množstvo žiarenia bude 1 J.

35. Príklad 7: Za priaznivých okolností môže ľudské oko zaregistrovať 10-18 J (elmag. energie). Koľko to predstavuje fotónov: a) s vlnovou dĺžkou  = 400 nm b) s vlnovou dĺžkou  = 500 nm c) s vlnovou dĺžkou  = 600 nm

36. Príklad 8: Určite intenzitu vyžarovania Me = ? telesa s plochou A = 0,2 m2, ak jeho žiarivý tok je e = 5 W. Predpokladáme, že teleso vyžaruje rovnomerne.

37. Koniec

38. Polarizované žiarenie • Je priečne vlnenie, pri ktorom periodicky premenlivé veličiny, intenzita elektrického poľa E a intenzita magnetického poľa H sú kolmé na smer postupu vlnenia. Okrem toho vektory E a H sú navzájom kolmé.

40. Rýchlosť svetla vo vákuu • Zo vzťahu možno vidieť, že rýchlosť svetla vo vákuu je konštantná. • c= 2,9979. 108 [m. s-1]

41. Pokojová hmotnosť fotónu je nulová, • lebo inak by sa nemohol pohybovať • rýchlosťou svetla.

42. Žiarivý tok • vyjadruje výkon prenášaný žiarením • je definovaný ako podiel množstva • žiarenia Qe za čas t

43. Žiarivosť • Je to vlastne podiel žiarivého toku vyžiareného zdrojom do elementárneho priestorového uhla a veľkosti tohto priestorového uhla.

45. Žiara • Je určená podielom žiarivého toku e, ktorý vychádza, dopadá alebo prechádza elementárnou plochou v danom bode, šíri sa elementárnym priestorovým uhlom v danom smere a súčinu priestorového uhla a priemetu plochy na rovinu kolmú na daný smer.

47. Lambertovský žiarič • Ak žiara nezávisí od orientácie t.j. odkiaľ sa rovnomerne vyžarujúci zdroj pozoruje, hovoríme, že element žiari podľa Lambertovho zákona – vo všetkých smeroch je žiara rovnaká.

49. Intenzita vyžarovania • Je to podiel žiarivého toku a veľkosti plochy, ktorá tento tok vyžaruje. • Pre Lambertovské žiariče platí Me =  Le

50. Intenzita ožiarenia • Je to podiel žiarivého toku a veľkosti plochy, na ktorú tento tok dopadá. • Me = Le  • kde  je činiteľ odrazu