Как найти яркость стекла

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Высокая прозрачность оксидных стекол к излучению оптического диапазона света сделала их незаменимыми материалами для остекления зданий и различных видов транспорта, изготовления светильников, зеркал и оптических приборов, включая лазерные, ламп различного ассортимента и назначения, осветительной аппаратуры, телевизионной, кино- и фототехники и т.д.

Пропускание, поглощение, преломление, рассеяние и отражение света являются результатом взаимодействия электромагнитного излучения с веществом.

Луч «белого» света разлагается стеклом на спектр, что носит название «дисперсии» света. Показатель преломления и дисперсию относят к определенным длинам волн.

Стекла с определенными заданными коэффициентами преломления и дисперсией называются оптическими. При падении монохроматического излучения интенсивностью I0 на образец стекла происходят следующие явления (рис.1):

Рис. 1. Путь луча при прохождении через плоскопараллельную пластину: 1 – воздух; 2 – стекло

отражение света от двух поверхностей раздела стекло-воздух – I1;

рассеяние и поглощение света –l₂;

пропускание света – l₃;

преломление света (изменение направления его распространения на границах раздела фаз с различными плотностями стекло-воздух).

Эти отношения характеризуют:

коэффициент отражения R = l ₁/ l ₀;

коэффициент поглощения и рассеяния А = l ₂/ l ₀;

коэффициент светопропускания Т = l ₃/ l ₀.

Эти коэффициенты выражают в долях единицы или в процентах.

Для листового стекла толщиной 1 см коэффициент светопропускания Т составляет 88…90%, поглощения А – от 0,5 до 3% в зависимости от содержания красящих компонентов, а коэффициент отражения R – 8…9%.

Особенно высокой прозрачностью должны обладать оптические стекла.

Для строительного листового стекла (оконного, витринного) необходимо учитывать, что коэффициент светопропускания Т прямо зависит от отражающей способности поверхности стекла и от его поглощающей способности. Теоретически даже идеальное, непоглощающее свет cтекло не может пропускать света более 92%, так как обе его поверхности отразят не менее 8% световых лучей.

Зависимость светопропускания от количества листов бесцветного строительного стекла приведена в табл. 1.

Таблица 1. Светопропускание листового стекла

Коэффициент отражения света от поверхности стекла может быть снижен (это просветление оптики) или увеличен путем нанесения тонкой пленки некоторых материалов, имеющих меньший коэффициент преломления, чем стекло.

Окраска стекол обусловлена избирательным поглощением лучей света в определенных областях спектра, причем цветное стекло хорошо пропускает лучи определенной длины волны (цвета), которые мы видим, и в значительной мере поглощают остальные лучи. Можно выделить три группы красителей, окрашивающих силикатные стекла: ионные, молекулярные, коллоидные.

К группе ионных красителей относятся катионы переходных и редкоземельных элементов (Зd- и 4f-элементы), особенность электронного строения которых состоит в том, что в ионном состоянии они имеют неспаренные электроны или незаполненные орбитали (табл. 2). При введении таких катионов в любую среду (прозрачные кристаллы, стекла, растворы) возникают типичные спектры поглощения, характерные для ионного состояния данного компонента. Цвет, который придают ионы стеклу, зависит от их валентного состояния (табл. 2).

Таблица 2. Электронное строение ионов и цвет стекла

Группу молекулярных красителей составляют сульфиды, селениды и смешанные кристаллы сульфоселенидов тяжелых металлов – кадмия, сурьмы, висмута, свинца, железа, серебра, меди и др. В стекле они присутствуют в виде равномерно распределенных микрокристаллических образований, размер которых не превышает 50 нм. Поглощение света обусловлено возбуждением электронов из валентной зоны в зону проводимости соответствующего полупроводникового соединения.

Группу коллоидных красителей составляют тяжелые металлы: Сu, Аg, Аu, Рt, Вi, которые могут легко восстанавливаться из различных соединений в стекле до атомарного состояния и образовывать стабильные коллоидные частицы. Природа окрашивания стекол такими кристаллами состоит в рассеянии света на коллоидных частицах металла. Коллоидная медь окрашивает стекла в оттенки красного цвета, золото в красно-фиолетовый, пурпурный цвета, серебро – в желтый цвет.

В современном строительстве для оконных, дверных и других световых проемов применяются специальные стекла с солнце- и теплозащитными свойствами. Для этих стекол важно определение спектральных характеристик, светового потока, прошедшего через осветление, оценка цветового тона. На основе этих характеристик осуществляется выбор определенного вида стекла, а также предопределение теплотехнических и светотехнических свойств светопрозрачных ограждений, их влияние на условия работы, дизайн зданий и сооружений.

Цветовой тон λ и его насыщенность Р можно определить аналитическим методом в соответствии со стандартной международной колориметрической системой МКО.

Смартфоны становятся тоньше и изящнее, что положительно сказывается на их эстетическом восприятии, но не повышает прочность. Экраны из закаленного стекла хоть и превосходят по прочности обычное, не так боятся царапин и все равно остаются хрупкими в отдельных случаях. Для еще большей защиты от царапин производители смартфонов давно используют пленку, которая предохраняет аппарат при сборке и транспортировке. Предприимчивые китайцы увидели это и быстро наладили выпуск пленок, предназначенных для повседневного ношения.

Несколько лет спустя на смену полимерным пленкам пришло закаленное стекло, которое клеится поверх тачскрина. По заявлениям производителей, поклейка такой защиты полностью страхует экран от царапин, делает его устойчивым к ударам. Однако на самом деле имеются некоторые нюансы, которые нужно знать при использовании такой защиты. Как выбрать защитное стекло для смартфона и что нужно знать при этом, читайте ниже.

Что учесть при выборе защитного стекла

Защитное стекло – это не танковая броня, поэтому тут простой принцип «чем тверже и толще – тем лучше» не работает. В первую очередь на выбор защитного покрытия влияет несколько факторов.

Толщина

Защитные стекла обычно имеют толщину меньше миллиметра. Конечно, бывают и толще, но редко, так как толстое стекло сильно выступает, и может снижать прозрачность. Самые тонкие защитные покрытия имеют толщину около 100 мкм (0,1 мм). Если основная цель покупки стекла — защита от царапин, то желательно присмотреться к вариантам потоньше. Они минимально влияют на яркость и качество передачи картинки.

Толщина побольше желательна, если хочется повысить устойчивость к ударам в плоскость. Обычно это необходимо, если в качестве закалки тачскрина возникают сомнения, так как оригинальное стекло Corning плоскостные удары и так переживает достаточно стойко. Также толстое стекло полезно экранам с воздушной прослойкой, так как оно снижает склонность к прогибу покрытия сенсора.

Побочным эффектом толстого (около 1 мм) стекла может стать снижение чувствительности сенсора. Оптимальная толщина защитного стекла составляет от 0,3 до 0,5 мм.

Прозрачность и преломление

К сожалению, производители редко пишут точные характеристики прозрачности и коэффициента преломления. Обычно если об этом и упоминают, то в виде гордой надписи «100% прозрачность». А ведь даже небольшой дефицит прозрачности может испортить картинку на экране, а слишком большой коэффициент преломления – искажать ее. Под таким стеклом экран будет выглядеть, как под дешевой матовой пленкой. Поэтому при выборе стекла желательно визуально осмотреть его. Стоит глянуть на просвет, не искажает ли оно контуры предметов, их цвета, не выглядит ли картинка очень тусклой. Прозрачность стекла хорошо определяется, если посмотреть на его торец. Если торец желтоватый – то прозрачность не идеальная.

Олеофобное покрытие

Для удобства скольжения пальца и простоты удаления отпечатков стоит выбрать для смартфона стекло с нанесенным олеофобным покрытием. Перед покупкой уточняйте у продавца его наличии. Конечно, о качестве объективно вам вряд ли скажут, а если брать в Китае – китаец будет нахваливать свой товар всеми способами. Поэтому желательно ознакомиться с отзывами других пользователей о наличии и качестве олеофобки у стекла.

Точность подгонки

Защитные стекла содержат вырезы для динамиков, кнопок, датчиков и камер смартфонов. От качества и точности их выполнения зависит, как будет выглядеть аппарат с наклеенной защитой, влияет это и на удобство использования. По фото или на глаз оценить качество исполнения сложно, поэтому тут тоже нужно воспользоваться опытом других. Ознакомьтесь с отзывами, уточните, не характерны ли для выбранного товара кривые или неаккуратные вырезы, насколько удачно защита садится на экран.

Твердость

Твердость влияет на устойчивость к царапинам. Чем она выше – тем устойчивее поверхность к мелким дефектам. В идеале, чем выше число в характеристиках, тем лучше. Однако не стоит забывать, что эти значения китайцы часто придумывают из головы или приводят для «сферических условий в вакууме». Даже качественное стекло Gorilla Glass, используемое производителями смартфонов, на практике имеет твердость по шкале Мооса не более 7, а потому может царапаться кварцевым песком (не говоря уже о топазах или алмазах). Так что заявления про твердость 9H по шкале Мооса – не более, чем маркетинг.

Используемые материалы при производстве защитных стекол

Для производства защищенного стекла используется несколько видов материалов. Они отличаются химическими и физическими свойствами, от материала зависит, насколько устойчивым будет стекло к царапинам и ударам.

Полимерные соединения

Самый дешевый и простой в обработке материал — это органические соединения вроде поливинилхлорида, обладающие прозрачностью. По факту такое органическое стекло отличается от пленки только большими твердостью и жесткостью. Оно обеспечивает минимальный уровень защиты от царапин (ножом царапается, песком тем более), но зато благодаря упругости пластика неплохо амортизирует удары в плоскость.

Минеральное стекло

Это – настоящее стекло в первоначальном значении этого слова. Для его выплавки используется минеральное сырье, с диоксидом кремния (SiO₂) в основе, а также дополнительными примесями (оксиды алюминия, калия, кальция, бора, магния, натрия и т.д.). Конечный состав стекла определяется сырьем, применяемым для выплавки (обычно это минералы вроде кварцевого песка) и обработки.

Для придания прочности заготовки подвергаются закалке — процедуре нагрева и/или погружения в расплавы минералов. В процессе закалки атомы одного вещества (например, натрия) вытесняются другим, имеющим более сильные атомарные связи, веществом (например, калием). За счет этого на поверхности образуется слой, более прочный, чем внутри стекла. Разрез закаленного стекла под микроскопом будет выглядеть подобно булочке: сверху — твердая запеченная корочка, а внутри — мягкое тесто.

Сапфировое стекло

Для производства такого стекла используется синтетический сапфир  — кристаллический оксид алюминия, одна из разновидностей корунда. Благодаря кристаллической структуре он тверже стекла, которое аморфно (атомы не имеют четкого порядка расположения). Но этот материал дорог, а потому состоянием на 2017 год защитных стекол из настоящего синтетического сапфира в продаже нет.

Слоя защитных стекол

Для того, чтобы обеспечить нужные потребительские свойства (клейкость и комфорт использования) хорошее стекло подвергается обработке специальными покрытиями. С тыльной стороны на него наносят очень тонкий (несколько нанометров) слой вещества, обеспечивающего прилипание к экрану. На лицевой стороне может присутствовать жироотталкивающее напыление (олеофобное покрытие) такой же толщины, но у дешевых изделий оно есть не всегда. Само стекло обычно на полимерной пленке, которая предотвращает рассыпание после повреждений и дополнительно амортизирует, в идеале распределяя силу удара по себе.

К сожалению, узнать точный состав стекла невозможно. На упаковке его не пишут, производители склонны лишь пользоваться общими маркетинговыми фразами о качестве и надежности, или же упоминать названия запатентованных технологий.

Цена

Не стоит гнаться за «золотыми» ценниками и вестись на заявления продавца о неубиваемости аксессуара. Все стекла бьются, от качества зависит лишь предел прочности. Самые дешевые (1-2 доллара) стекла сделаны или из полимеров, или обычного кварцевого стекла, прошедшего простейшую процедуру закалки. Они не имеют олеофобного слоя, покупать их стоит только для защиты от царапин и мелких сколов. Зато если смартфон часто падает — такую защиту не жалко.

Более дорогие стекла (5-15 долларов) уже имеют нанесенную олеофобку, прозрачны почти на 100% (пропускают больше 99% света), проходят более технологичную закалку. Они твердые, лучшие образцы даже песком так просто не поцарапать. Если вы бережно относитесь к устройству и не желаете жертвовать комфортом его использования, стоит купить именно такую защиту.

Самые дорогие стекла — это лотерея: они могут реально быть очень прочными, но могут и оказаться обычным закаленным стеклом, продавец которого решил нажиться на легковерных клиентах. Однако даже из очень прочного стекла (которое прочнее, чем покрытие экрана) толку мало. Ведь оно может остаться целым, когда экран под ним разобъется, так как толщины и массы недостаточно для поглощения ударного импульса. Стекло ведь покупают, чтобы при падении оно приняло удар, но экран остался целым, а не наоборот.

Тест стекол разных ценовых категорий, черный iPhone 7 — под самым дорогим:

Бренд

Защитными стеклами торгуют куча китайских фирм, порой они просто продают OEM-товар одного производителя под разными шильдиками. Одна и та же компания может параллельно делать как годные, так и не очень, защитные стекла. Предприимчивые китайцы часто имитируют продукцию более известных брендов, и отличить подделку сложно. Но в целом проверенной репутацией пользуются компании Nillkin, Drobak, Mocolo.

Что еще нужно знать про защитное стекло

При покупке защитного стекла важно не забывать о некоторых нюансах, чтобы не заблуждаться, будто оно является панацеей от ударов и царапин.

Не все стекла защищают торец от удара

Если защитное стекло не достигает краев смартфона, то оно никак не защищает от удара в торец. А ведь его закаленные стекла тачскринов боятся больше всего, из-за имеющихся внутренних напряжений в структуре вещества. Для того, чтобы стекло треснуло при ударе в торец, достаточно приложить меньшую силу, чем при плоскостном ударе. Поэтому даже под защитым стеклом смартфон защищен не в полной мере. Спасти ситуацию позволяют резиновые или силиконовые чехлы и бамперы, прикрывающие торцы.

Для эффективной защиты 2,5D нужно «правильное» стекло

Экраны со шлифованными краями (тут мы писали о стекле 2,5D подробнее) сейчас применяются повсеместно, даже в китайских бюджетниках по 60 долларов. Такое решение украшает аппарат, делает более приятным его использование, но может снижать уровень прочности, так как обычное стекло не защищает торцы (см. предыдущий пункт).

Для того, чтобы надежнее защитить экран со скругленными краями (2,5D или 3D), следует выбирать специальное стекло, имеющее изгиб. Оно способно прикрыть края и даже при торцевом ударе перенаправит импульс в плоскость, или треснет само, но оставит тачскрин целым.

При выборе защитного стекла помните: оно не делает экран неубиваемым, а лишь немного повышает его прочность. То есть, если без стекла экран разбивается при падении на камешек с высоты 1 метра, то со стеклом он уже треснет при таком же падении с 1,5 метров. Так что главная цель поклейки защиты – это страховка экрана от царапин и мелких сколов, а не придание смартфону неуязвимости. Не забывайте, что стекло – не панацея, бережно относитесь к смартфону, и он вас не подведет.

2.1 — Световые и энергетические характеристики

2.1.1 Световые характеристики

Световые характеристики определяются исключительно на основе видимой
части солнечного спектра (от 380 нм до 780 нм).

Коэффициент пропускания света ?v (LT) и коэффициент отражения ?v (LR)
определяются, соответственно, как доли видимого света, пропускаемого и
отражаемого остеклением.

Излучение, поглощаемое стеклом, невидимо и обычно в расчет не
принимается.

Световые коэффициенты

2.1.2 Энергетические характеристики

Когда лучи солнца попадают на стекло, общее падающее солнечное
излучение (в диапазоне от 300 нм до 2500 нм) ?e разбивается на:

• долю ?e ?e отражаемого наружу, где ?e (или ER) — прямое отражение
  энергии остеклением
• долю ?e ?e пропускаемого через стекло, где ?e (или DET) прямое
  пропускание энергии остеклением
• долю ?e ?e поглощаемого стеклом излучения, где ?e (или EA) прямое
  поглощение энергии остеклением; поглощение энергии остеклением
  делится на:
  • долю qi ?e, излучаемого обратно внутрь помещения, где qi представляет
    собой коэффициент вторичной внутренней теплопередачи
  • долю qe ?e, излучаемого обратно наружу, где qe представляет собой
    коэффициент вторичной наружной теплопередачи.

Энергетические коэффициенты

Эти различные коэффициенты объединяются формулами:

p_e + x_e + а_е = 1 или ER + DET + EA = 100

и

а_е = q, + q_e

Солнечный фактор g (или SF) представляет собой общую передачу энергии
(или коэффициент чистого притока солнечного тепла) через остекление;
таким образом, это сумма излучения, поступающего напрямую, а также
поглощенной и излученной повторно внутрь помещения:

g = т_е + q,

2.1.3 Селективность

Солнечная энергия, поступающая в любое помещение, полностью состоит
из солнечного излучения, т.е. ультрафиолетовых лучей, видимого света и
инфракрасного излучения.

Количество солнечной энергии, поступающей в здание, может быть
ограничено без снижения уровня освещенности благодаря использованию
высокоэффективного стекла с покрытием, препятствующего прохождению
УФ и ИК излучения, но пропускающего видимый свет. Подобные продукты с
покрытием обладают свойством, называемым «селективность».

Селективность остекления определяется как соотношение коэффициента
пропускания света (LT) к солнечному фактору (SF): селективность = LT/SF.
Селективность при любых условиях составляет от 0,00 до 2,33:

• 0 непрозрачное стекло, коэффициент светопропускания которого
  равен 0
• 2,33 — максимальная теоретически возможная селективность, поскольку
  свет составляет 43% солнечного спектра.

Чем ближе фактическое значение к 2,33, тем более селективным является
остекление.

Селективность

2.2 — Коэффициент цветопередачи

Видимые нами объекты — прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные
— обладают своим особым цветом.

Цвет зависит от нескольких параметров, таких как:

• падающий свет (тип освещения)
• отражающие и пропускающие свойства объекта
• чувствительность глаза наблюдателя
• окружающей наблюдаемый объект среды, а также контраста между
  объектом и окружающими предметами.

Цвет объекта зависит от всех этих факторов, и наблюдатель не всегда
воспринимает объект одинаково в зависимости, например, от времени
суток или уровня естественной освещенности.

Бесцветное стекло имеет природный зеленоватый оттенок в проходящем
свете, связанный с химическим составом основного компонента, песка.
Оптические характеристики окрашенных в массе стекол значительно
различаются в зависимости от толщины. Бронзовое, серое, голубое
и зеленое флоат-стекло снижает количество поступающей солнечной
энергии и, соответственно, степень светопропускания.

Таким образом, цвет самого стекла влияет на восприятие при просмотре
через окрашенное в массе стекло.

Коэффициент цветопередачи RD65 (Ra): коэффициент является
количественным выражением разницы цвета восьми образцов тестовых
цветов, освещенных непосредственно эталонным источником света
D65, а также светом, исходящим от этого источника и проходящим
через остекление. Чем выше значение, тем меньше искажается цвет при
наблюдении через остекление.

Обзор значений LT, g, U_g и RD65

(1) Заполнение 90% аргон.
(2) Clearvision в качестве среднего листа

2.3 — Излучательная способность

Коэффициент эмиссии (ε) – emission (излучательная способность) –
способность стекла отражать направленное на него длинноволновое ИК
излучение (тепло).

Излучательная способность зависит от таких факторов как температура,
угол испускания и длина волны.

В целях повышения тепловой энергоэффективности (термоизоляционных
свойств) на сырое натрий-кальциевое стекло наносятся тонкопленочные
покрытия. Существует два основных метода нанесения: пиролитическое
покрытие способом химического осаждения из газовой фазы и
магнетронное напыление.

Стеклопакеты и стеклопакеты повышенной эффективности

К примеру, излучательная способность 0,2 означает, что 80% теплового
потока, поглощенного стеклом, отражается обратно в здание.
Математическая формула имеет следующий вид:

ε = AE = 1 – TR – RE = 1 – RE (потому что TR = 0)

Стандарт EN 12898 описывает метод замера нормальной излучательной способности ε_n. На практике при расчете теплопередачи используется приведенный коэффициент излучающей способности ε, полученный умножением нормальной излучающей способности на коэффициент,

учитывающий угловое распределение излучающей способности.
Лист бесцветного стекла обладает нормальной излучающей способностью
в 0,89, при этом использование пиролитического покрытия позволяет
достичь значений от 0,15 до 0,30, а для магнетронных покрытий от 0,01
до 0,04.

§
29. ФОТОМЕТРИЯ

Основные формулы

•
Световой поток Ф_v
испускаемый изотропным^*
точечным ис­точником света в пределах
телесного угла ω, в вершине которого
находится источник, выражается формулой

Ф_v=Iω,

где I
— сила света источника; ω=2π(1 — cos);

— угол между осью конуса и его образующей.

•
Полный световой
поток, испускаемый изотропным точечным
источником света,

Ф₀=4πI.

• Освещенность
поверхности определяется соотношением

E_v=Ф/S,

где S
— площадь поверхности, по которой
равномерно распределя­ется падающий
на нее световой поток Ф_v.

Освещенность,
создаваемая изотропным точечным
источником света,

E_v
=,

где r
— расстояние от поверхности до
источника света; ε — угол падения лучей.

• Сила света любого
элемента поверхности косинусного
излуча­теля

I=I₀cosφ,

где φ
— угол
между нормалью к элементу поверхности
и направ­лением наблюдения; I₀
— сила света элемента поверхности по
на­правлению нормали к этому элементу.

• Яркость светящейся
поверхности

L_v=I/σ,
где I
— сила света в направлении наблюдения;
σ
— площадь про­екции светящейся
поверхности на плоскость, перпендикулярную
этому направлению.

• Светимость
определяется соотношением

M_v=Ф_v/S,

где Ф_v
— световой поток, испускаемый поверхностью;
S — пло­щадь этой
поверхности.

Светимость
косинусных излучателей

М_v=πL_v.

Примечание.
В соответствии с ГОСТ 26148—84 световые
величины обо­значаются теми же буквами,
что и соответствующие им энергетические
вели­чины излучений. Отличаются
обозначения только индексами: е
— для
энер­гетических величин и v
— для световых. Но в обозначениях
световых величин индекс v
разрешается опускать в тех случаях,
когда это не может привести к недоразумениям
(например, энергетическая яркость — L_e
яркость — L_v
или L).

Примеры решения задач

Пример 1.
Прожектор ближнего освещения дает пучок
света в виде усеченного конуса с углом
раствора 2=40°.
Световой поток Ф прожектора равен 80
клм. Допуская, что световой поток
распре­делен внутри конуса равномерно,
определить силу света I
прожек­тора.

Решение. Сила
света I изотропного
источника равна отно­шению светового
потока Ф к телесному углу ω, в пределах
которо­го распространяется световой
поток, т. е.

I=Ф/ω. (1)

Выразим телесный
угол через угол раствора. Из рис. 29.1
сле­дует, что элементарный телесный
угол dω =2πsind.
Телесный угол, соответствующий углу
раствора 2
конуса, выразится интегралом:

,
или

ω=2π(1
— cos)
= 4 πsin² (/2).

Подставив выражение
ω в формулу (1), получим

.

(2)

Произведя вычисления
по формуле (2), найдем I==211
ккд.

Пример 2.
Люминесцентная цилиндрическая лампа
диаметром d=2,5 см и
длиной l=40 см создает на расстоянии
r=5 м в направ­лении, перпендикулярном
оси лампы, освещенность Е_v=2
лк. При­нимая лампу за косинусный
излучатель, определить; 1) силу света I
в данном направлении; 2) яркость L; 3)
светимость М лампы.

Решение. 1.
Больший из двух размеров лампы — длина
— в 12 раз меньше расстояния, на котором
измерена освещенность.

Следовательно,
для вычисления силы света в данном
направлении можно принять лампу за
точечный источник и применить формулу

E=I/r²,
откуда I=Er².

Подставив
значения величин в эту формулу и произведя
вычис­ления, получим

I=25
кд.

2. Для вычисления
яркости применим формулу

L=I/σ,

где а — площадь
проекции протяженного источника света
на плос­кость, перпендикулярную
направлению наблюдения.

В случае цилиндрической
люминесцентной лампы проекция име­ет
форму прямоугольника длиной / и шириной
d. Следовательно,

L=I/(ld).

Произведя вычисления
по этой формуле, найдем

L=2,5
ккд/м².

3. Так как
люминесцентную лампу можно считать
косинусным излучателем, то ее светимость

М=πL=7,9
клк.

Задачи^*

Световой
поток, и сила света

29.1. Определить
силу света I точечного
источника, полный све­товой поток Ф
которого равен 1 лм.

29.2. Лампочка,
потребляющая мощность Р=75 Вт, создает
на расстоянии r=3 м при
нормальном падении лучей освещенность
E=8 лк. Определить
удельную мощность р лампочки (в
ваттах на канделу) и световую отдачу η
лампочки (в люменах на ватт).

29.3. В вершине
кругового конуса находится точечный
источник света, посылающий внутри конуса
световой поток Ф==76 лм. Сила света I
источника равна 120 кд. Определить телесный
угол ω и угол раствора 2
конуса.

29.4. Какую силу
тока I покажет
гальванометр, присоединен­ный к
селеновому фотоэлементу, если на
расстоянии r=75 см от
него поместить лампочку, полный световой
поток Ф₀ которой ра­вен 1,2 клм?
Площадь рабочей поверхности фотоэлемента
равна 10 см², чувствительность
i=300 мкА/лм.

Освещенность

29.5. Лампочка
силой света I=80 кд
находится на расстоянии а=2 м от
собирательной линзы с диаметром d=12
см и главным фокусным расстоянием f=40
см. Линза дает на экране, расположенном
на расстоянии b=30 см от
линзы, круглое светлое пятно. Найти
освещенность Е экрана на месте этого
пятна. Поглощением света в линзе
пренебречь.

29.6. При печатании
фотоснимка негатив освещался в течение
t₁=3 с лампочкой
силой света I₁==15
кд с расстояния r₁=50
см. Определить время t₂,
в течение которого нужно освещать
негатив лампочкой силой света I₂=60
кд с расстояния r₂==2
м, чтобы полу­чить отпечаток с такой
же степенью почернения, как и в первом
случае?

29.7. На высоте
h=3 м над землей и на
расстоянии r=4 м от
сте­ны висит лампа силой света I=100
кд. Определить освещенность Е₁
стены и Е₂ горизонтальной
поверхности земли у линии их пересе­чения.

29.8. На мачте
высотой h=8 м висит
лампа силой света I=1 ккд. Принимая
лампу за точечный источник света,
определить, на ка­ком расстоянии l
от основания мачты освещенность Е
поверхности земли равна 1 лк.

29.9. Над центром
круглой площадки висит лампа. Освещенность
E₁
в центре площадки равна 40 лк, Е₂
на краю площадки равна 5 лк. Под каким
углом в падают лучи на край площадки?

29.10. Над центром
круглого стола радиусом r=80
см на высоте h=60 см
висит лампа силой света I=100
кд. Определить: 1) осве­щенность E₁
в центре стола; 2) освещенность E₂
на краю стола; 3) световой поток Ф, падающий
на стол; 4) среднюю освещенность <E>
стола.

29.11. На какой
высоте h над центром
круглого стола радиу­сом г= м
нужно повесить лампочку, чтобы освещенность
на краю стола была максимальной?

Яркость
и светимость

29.12. Отверстие
в корпусе фонаря закрыто плоским молочным
стеклом размером 10х15 см. Сила света I
фонаря в направлении, составляющем угол
φ=60° с нормалью, равна 15 кд. Определить
яркость L стекла.

29.13. Вычислить
и сравнить между собой силы света
раскален­ного металлического шарика
яркостью L₁=3
Мкд/м² и шарового светильника
яркостью L₂=5
ккд/м², если их диаметры d₁
и d₂
со­ответственно равны 2 мм и 20 см.

29.14. Светильник
из молочного стекла имеет форму шара
диа­метром d=20 см.
Сила света I шара равна
80 кд. Определить пол­ный световой
поток Ф, светимость М и яркость L
светильника.

29.15. Солнце,
находясь вблизи зенита, создает на
горизонталь­ной поверхности освещенность
E=0,1 Млк. Диаметр Солнца
виден под углом α =32′. Определить видимую
яркость L Солнца.

29.16. Длина l
раскаленной добела металлической нити
равна 30 см, диаметр d=0,2
мм. Сила света I нити
в перпендикулярном ей направлении равна
24 кд. Определить яркость L нити.

29.17. Яркость L
светящегося куба одинакова во всех
направле­ниях и равна 5 ккд/м².
Ребро а куба равно 20 см. В каком
направ­лении сила света I
куба максимальна? Определить максимальную
силу света I_mах
куба.

29.18. Светящийся
конус имеет одинаковую во всех
направле­ниях яркость B=2
ккд/м². Основание конуса не светится.
Диаметр d основания
равен 20 см, высота h=15
см. Определить силу света I
конуса в направлениях: 1) вдоль оси; 2)
перпендикулярном оси.

29.19. На высоте
h=1 м над горизонтальной
плоскостью парал­лельно ей расположен
небольшой светящийся диск. Сила света
I₀ диска в
направлении его оси равна 100 кд. Принимая
диск за то­чечный источник с косинусным
распределением силы света, найти
освещенность Е горизонтальной
плоскости в точке А, удаленной на
расстояние r=3 м от
точки, расположенной под центром диска.

29.20. На какой
высоте h над горизонтальной
плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно
поместить светящийся диск, чтобы
осве­щенность в точке А была
максимальной?

29.21. Определить
освещенность Е, светимость М и
яркость L киноэкрана, равномерно
рассеивающего свет во всех направлениях,
если световой поток Ф, падающий на экран
из объектива киноаппа­рата (без
киноленты), равен 1,75 клм. Размер экрана
5х3,6 м, ко­эффициент отражения ρ=0,75.

29.22. На какой
высоте h нужно повесить лампочку
силой све­та I=10 кд
над листом матовой белой бумаги, чтобы
яркость L бу­маги была равна 1
кд/м², если коэффициент отражения
ρ бумаги равен 0,8?

29.23. Освещенность
Е поверхности, покрытой слоем сажи,
рав­на 150 лк, яркость L одинакова
во всех направлениях и равна 1 кд/м².
Определить коэффициент отражения ρ
сажи.

*
Источник называется изотропным, если
сила света источника одина­кова во
всех направлениях.

*
При решении задач по фотометрии
электрические лампочки принимать за
изотропные точечные источники света.

75

Соседние файлы в папке Чертов Задачи_6. Оптика

• #
• #
• #
• #
• #
• #