СВЕТОСИЛА
Светосилой оптического прибора называется отношение освещенности изображения, создаваемого данной системой, к яркости изображаемого предмета. Если в частном случае принять яркость
предмета постоянной величиной, та освещенность предмета Е' и будет параметром, определяющим светосилу оптической системы.
Если изображение рассматривается глазом человека, то в оценке его освещенности имеется фактор субъективности. В этом случае в глазу возникает световое раздражение, психофизиологическое восприятие которого называется субъективной яркостью. Если же изображение фиксируется светочувствительным фотографическим слоем или поверхностью фотоэлектрического или другого светоприемника, то освещенность его оценивается объективно и может быть определена в люксах.
В оптическую систему от малого элемента площади предмета δ (рис. 27) падает пучок света в пределах телесного угла, опирающегося на входной зрачок. Световой поток dF от малого элемента δ равномерно светящейся поверхности с яркостью B, входящий во входной зрачок оптического прибора, определяется, как известно, выражением
где u'-апертурный угол в пространстве изображений.
Известно, что если предмет с яркостью В расположен в оптической среде с показателем преломления n, а изображение с яркостью пучка В' в среде с показателем преломления п' то яркость пучка зависит от соотношения показателей преломления и от коэффициента пропускания света r и определяется выражением
Это основная формула для определения освещенности изображения.
Если предмет расположен в бесконечности, а оптическая система в однородной среде, например в воздухе, то n1=n', а угол и' может быть заменен отношением половины диаметра зрачка входа к фокусному расстоянию, тогда
Отношение диаметра входного зрачка D к фокусному расстоянию называется относительным отверстием. Квадрат относительного отверстия называется геометрической светосилой, а произведение коэффициента пропускания света т на геометрическую светосилу называется физической светосилой.
Величина, обратная относительному отверстию, называется знаменателем значения геометрического относительного отверстия (диафрагменное число):
Относительное отверстие принято обозначать следующим образом: 1:4,5; 1:6,3 и т. д. Соответствующими знаменателями значения геометрического относительного отверстия являются: п =4,5; n=6,3 и т. д.
Пример 15. Определить освещенность изображения Луны в фокальной плоскости фотографического объектива с фокусным расстоянием 50 мм и отверстием 10 мм, если τ=0,65.
Решение. Яркость Луны 2500 нт, D = 0,01 м, f' = 0,05 м, π = 3,l и τ=0,65.
Применив формулу (28,3), получим