Точечный источник света это источник размеры которого

Точечным называют источник света, линейные размеры которого значительно меньше, чем расстояние от него до точки наблюдения.

Звезда, которая может быть в тысячи раз больше Земли, является для нас точечным источником, а пламя свечи на расстоянии нескольких десятков сантиметров точечным источником не является.

Обычно в фотометрии рассматриваются действия на глаз и другие оптические приборы электромагнитных волн видимого оптического диапазона. Для характеристики этого действия вводятся следующие физические величины, характеризующие свет с точки зрения переносимой им энергии: световой поток, сила света, яркость, освещенность.

Световым потоком Ф называется величина, равная количеству энергии, переносимой световой волной через некоторую поверхность в единицу времени:

. (4)

Силой света I называется величина, численно равная световому потоку, излучаемому точечным источником в единичном телесном угле :

. (5)

Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхность (рис. 4, где L – источник света). Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Так как полный телесный угол содержит 4 ср, то сила света точечного источника:

. (6)

Поскольку излучение точечного источника характеризуется силой света, то с целью аналогичной характеристики, но уже протяженного источника вводят понятие яркости.

Яркость В характеризует излучение (или отражение) света участком поверхности S в заданном направлении:

. (7)

Для количественного определения освещенности какой-либо поверхности введена физическая величина, называемая освещенностью. Освещенностью Е называется величина, измеряемая отношением светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади этой поверхности:

. (8)

Основной световой единицей измерения в системе СИ является единица измерения силы света – кандела.

Кандела (кд) – сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600 000 м 2 полного излучателя в перпендикулярном направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101 325 Па.

Светящуюся площадь 1/600 000 м 2 = 1,6 мм 2 можно рассматривать на расстоянии нескольких метров, как точечный источник света. Эталоном силы света является специальный излучатель.

Единицей светового потока является люмен (лм) – световой поток, испускаемы точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср; 1 лм = 1 кд1 ср.

Единицей измерения яркости является нит (нт). Нит – кандела на квадратный метр (1 нт = 1кд/м 2 ) – равная яркости равномерно светящейся поверхности площадью 1 м 2 в перпендикулярном к ней направлении. В 10 4 раз большая единица (кандела с квадратного сантиметра) называется стильб (сб): 1ст = 1кд/см 2 = 10 4 нт.

Единицу освещенности – люкс (лк) определяют из уравнения (8): 1 люкс – освещенность поверхности, площадью 1 м 2 , на которую падает равномерно распределенный световой поток в 1 лм (1 лк = 1 лм/м 2 ). Иногда применяется другая единица освещенности – фот: 1 лк = 1лм/м 2 = 1 лм/10000 см 2 = 10 -4 фот.

Для фотометрических расчетов важно знать, как зависит освещенность Е какой-либо поверхности от ее расположения по отношению к падающим лучам, от расстояния R до источника света и от силы света I источника.

Выяснить зависимость освещенности от расстояния до источника можно, поместив мысленно точечный источник в центр сферы. Площадь поверхности сферы равна S = 4R 2 , а полный световой поток равен Ф = 4I. Поэтому освещенность, создаваемая точечным источником света при перпендикулярном падении лучей на освещаемую поверхность выразится следующим образом:

. (9)

Следовательно, освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.

Если же лучи падают под углом к освещаемой поверхности, то освещенность в этом случае определяется следующим выражением:

, (10)

где  — угол падения лучей (угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным к поверхности в точке падения луча).

Основным параметром фотоэлемента является чувствительность.

Световой поток Ф связан с чувствительностью фотоэлемента k следующим соотношением:

, (11)

где i – сила фототока. Выразим силу света из выражения (9), используя выражение (11):

. (12)

Освещенность поверхности складывается из освещенности, создаваемой точечным источником света, и фоновой освещенности Е_ф, поэтому выражение (8) изменится:

. (13).

С учетом фоновой освещенности сила света точечного источника запишется в виде:

. (14)

В лабораторной работе фоновая освещенность не учитывается.

В нешний вид установки, используемой в лабораторной работе, представлен на рис. 5.

Установка состоит из оптической скамьи 1, в которой находятся вентильный фотоэлемент 2 и лампа накаливания 3. Ток, возникающий в фотоэлементе при его освещении, измеряется микроамперметром 4. Лампа накаливания закреплена на держателе 5 и включается в сеть с помощью источника питания 7. Расстояние между лампой (держателем) и фотоэлементом определяется по линейке 6, расположенной в нижней части откидной крышки оптической скамьи.

Во время выполнения лабораторной работы откидная крышка оптической скамьи должна быть закрыта.

Линейные и точечные источники света

По размеру все источники света можно условно разбить на две группы:

Точечным называют такой источник света, размеры которого настолько малы по сравнению с расстоянием до приемника излучения, что ими можно пренебречь.

На практике за точечный источник света принимается такой, максимальный размер L которого по крайней мере в 10 раз меньше расстояния г до приемника излучения (рис.1).

Для таких источников излучения освещенность определяется по формуле Е = (I/r 2 ) · cos α ,

где Е,I — соответственно освещенность поверхности и сила света источника излучения; r — расстояние от источника света до фотоприемника; α — угол, на который фотоприемник переместился от нормали.

Рис. 1. Точечный источник света

Например, если лампа диаметром 10 см освещает поверхность на расстоянии 100 м, то эту лампу можно считать точечным источником. Но если расстояние от этой же лампы до поверхности будет 50 см, то лампу уже нельзя считать точечным источником. Типичный пример точечного источника света — звезда на небе. Размеры звезд огромны, но расстояние от них до Земли на много порядков больше.

Точечными источниками света в электрическом освещении считаются галогенные и светодиодные лампы для встраиваемых светильников. Светодиод является практически точечным источником света, так как его кристалл микроскопических размеров.

К линейным источникам излучения относят те излучатели, у которых относительные размеры по любому из направлений больше размеров точечного излучателя. По мере удаления от плоскости измерения освещенности относительные размеры такого излучателя могут достигнуть такого значения, при котором данный источник излучения превращается в точечный.

Примеры электрических линейных источников света: люминесцентные лампы, линейные светодиодные лампы, с ветодиодные RGB -ленты. Но, согласно определения, к линейным (протяженным) источникам света можно отнести все источники, которые не считаются точечными.

Если из точки, в которой расположен точечный источник излучения, отложить в различных направлениях в пространстве векторы силы света и через их концы провести поверхность, то получится фотометрическое тело источника излучения. Такое тело полностью характеризует распределение потока излучения в пространстве.

По характеру распределения силы света в пространстве точечные источники делятся также на две группы. Первую группу составляют источники с симметричным относительно некоей оси распределением силы света (рис. 2). Такой источник называется круглосимметричным.

Рис. 2. Модель симметричного излучателя

Если источник круглосимметричный, то его фотометрическое тело является телом вращения и может быть полностью охарактеризовано вертикальным и горизонтальным сечениями, проходящими через ось вращения (рис. 3).

Рис. 3. Продольная кривая распределения силы света симметричного источника

Вторую группу составляют источники с несимметричным распределением силы света. У несимметричного источника тело распределения силы света не имеет оси симметрии. Чтобы характеризовать такой источник, строят семейство продольных кривых силы света, соответствующих различным направлениям в пространстве, например через 30°, как на рис. 4. Обычно такие графики строят в полярных координатах.

Рис. 4. Продольные кривые распределения силы света нессиметричного источника

Присоединяйтесь к нашему каналу в Telegram «Современное освещение» и погружайтесь в мир инновационных технологий и стильного дизайна света! Подписывайтесь, чтобы быть в курсе последних трендов: Современное освещение в Telegram

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

§ 69. Точечные источники света

Все вопросы, связанные с определением световых величин, особенно просто решаются в том случае, когда источник излучает свет равномерно во всех направлениях. Таким источником является, например, раскаленный металлический шарик. Подобный шарик посылает свет равномерно во все стороны; световой поток от него распределен равномерно по всем направлениям. Это означает, что действие источника на какой-либо приемник света будет зависеть только от расстояния между приемником и центром светящегося шарика и не будет зависеть от направления радиуса, проведенного к приемнику из центра шарика.

Во многих случаях действие света изучается на расстоянии , настолько превосходящем радиус светящегося шарика, что размеры последнего можно не учитывать. Тогда можно считать, что излучение света происходит как бы из одной точки — центра светящегося шара. В подобных случаях источник света называется точечным источником.

Само собой разумеется, что точечный источник не является точкой в геометрическом смысле, а имеет, как и всякое физическое тело, конечные размеры. Источник излучения исчезающе малых размеров не имеет физического смысла, ибо такой источник должен был бы с единицы своей поверхности излучать бесконечно большую мощность, что невозможно.

Более того, источник, который мы можем считать точечным, не всегда должен быть малым. Дело не в абсолютных размерах источника, а в соотношении между его размерами и теми расстояниями от источника, на которых исследуется его действие. Так, для всех практических задач наилучшим образцом точечных источников являются звезды; хотя они имеют огромные размеры, расстояния от них до Земли во много раз превосходят эти размеры.

Необходимо также помнить, что прообразом точечного источника является равномерно светящийся шарик. Поэтому источник света, посылающий свет неравномерно в разные стороны, не является точечным, хотя бы он был и очень маленьким по сравнению с расстоянием до точки наблюдения.

Определим более точно, что понимается под равномерным излучением света во все стороны. Для этого надо воспользоваться представлением о телесном угле , который равен отношению площади поверхности , вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке , к квадрату радиуса сферы (рис. 156):

Рис. 156. Телесный угол равен отношению площади поверхности , вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке , к квадрату радиуса сферы:

Это отношение не зависит от , так как с ростом вырезаемая конусом поверхность увеличивается пропорционально . Если , то численно равен , т. е. телесный угол измеряется поверхностью, вырезанной конусом на сфере единичного радиуса. Единицей телесного угла является стерадиан — телесный угол, которому на сфере единичного радиуса соответствует поверхность с площадью, равной единице. Телесный угол, охватывающий все пространство вокруг источника, равен , ибо площадь полной поверхности сферы единичного радиуса есть .

Полное излучение какого-либо источника распределяется в телесном угле . Излучение называется равномерным или изотропным, если в одинаковые телесные углы, выделенные по любому направлению, излучается одинаковая мощность. Конечно, чем меньше телесные углы, в которых мы производим сравнение мощности, излучаемой источником, тем с большей точностью мы проверяем равномерность излучения.

Итак, точечным источником является, источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до места наблюдения и который посылает световой поток равномерно во все стороны.

Какой источник света называют точечным?

а) Светящееся тело очень маленького размера.
б) Источник, находящийся на очень большом расстоянии от наблюдателя.
в) Источник, размеры которого гораздо меньше расстояния до него.
г) Очень слабо светящееся тело.

Лучший ответ
в — Источник, размеры которого гораздо меньше расстояния до него.
Остальные ответы
Как для меня все ответы в точку.

Точечным источником света называется источник, линейные размеры которого значительно меньше, чем расстояние от него до точки наблюдения

Похожие вопросы
Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.