Приемники излучения
Человеческий глаз способен воспринимать электромагнитное излучение с длинами волн, лежащими в пределах 4000—7000 А. Физические приборы чувствительны к электромагнитному излучению значительно более широкого диапазона от γ-лучей до радиоволн; они способны также регистрировать звуковые волны и материальные частицы. Некоторые общие понятия (базирующиеся на законе сохранения энергии и втором начале термодинамики) применимы ко всем источникам излучения и ко всем вопросам радиационного переноса энергии. В настоящей главе мы рассмотрим эти общие понятия в применении к обнаружению излучений, лежащих в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра. Затем будут описаны некоторые свойства человеческого глаза как прибора для обнаружения и анализа световых волн. Мы рассмотрим применение физических измерений для сравнения различных видов освещения, а также обсудим некоторые вопросы колориметрии.
Селективные и неселективные приемники
Пучок лучей вызывает поток энергии через любую поверхность, пересекающую пучок. Поток энергии имеет размерность энергия/время, т. е. размерность мощности, и поэтому он может измеряться в ваттах. Приемником излучения называется прибор, помещаемый в пучок излучения, который поглощает всю или часть падающей на него энергии и дает определенную реакцию, называемую сигналом. Если величина сигнала зависит только от потока энергии и не зависит от длины волны, то такие приемники называются неселективными. Для примера рассмотрим тонкую зачерненную металлическую полоску, помещенную в пучок света (рис. 10.1). Ее температура будет расти до тех пор, пока поглощаемая из пучка энергия не станет равной энергии, теряемой вследствие теплопроводности, конвекции и излучения. Это увеличение температуры можно использовать для получения электрического тока, который в свою очередь вызовет отклонение S рамки гальванометра, т. е. сигнал. Нетрудно показать, что отклонение с большой степенью точности пропорционально потоку энергии Р в пучке. В таком случае приемник называется линейным, и его чувствительность г можно определить соотношением
S = rP. (10.1)
Размеры деталей, изображенных на рисунке, более чем в 10 раз превосходят истинные 1 — зачерненная золотая фольга, 2 — спай, в — брусок Bt из положительного термоэлектрического материала Mi, 4 — брусок В» из отрицательного термоэлектрического материала Мг