મૂળભૂત ફોટોમેટ્રિક માત્રા અને એકમો. તેજસ્વી પ્રવાહ

લ્યુમિનસ ફ્લક્સ - પ્રકાશ ઊર્જાની શક્તિ, લ્યુમેન્સમાં માપવામાં આવેલું અસરકારક મૂલ્ય:

Ф = (JQ/dt. (1.6)

તેજસ્વી પ્રવાહનું એકમ લ્યુમેન (એલએમ) છે; 1 lm એ 1 કેન્ડેલાની તેજસ્વી તીવ્રતાવાળા બિંદુ આઇસોટ્રોપિક સ્ત્રોત દ્વારા એકમ ઘન કોણમાં ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહને અનુરૂપ છે (કેપડેલાની વ્યાખ્યા ઓછી હશે).

મોનોક્રોમેટિક તેજસ્વી પ્રવાહ

F(A. dk) = Kt. m Fe,(L, dk)Vx = 683Fe,(A, dk)Vx.

જટિલ કિરણોત્સર્ગનો તેજસ્વી પ્રવાહ: રેખા સ્પેક્ટર સાથે

Ф=683£Ф,(Л„dk)VXh

સતત સ્પેક્ટ્રમ સાથે

જ્યાં n એ સ્પેક્ટ્રમમાં રેખાઓની સંખ્યા છે; એફ<>D, (A.) સ્પેક્ટ્રલ રેડિયેશન ફ્લક્સ ડેન્સિટીનું કાર્ય છે.

Sshsh અભ્યાસ (પ્રકાશની ઉર્જા તીવ્રતા) 1e(x^ - અવકાશી કિરણોત્સર્ગ પ્રવાહ ઘનતા, સંખ્યાત્મક રીતે રેડિયેશન ફ્લક્સ c1Fe ના ઘન કોણ t/£2 ના ગુણોત્તર સમાન છે, જેની અંદર પ્રવાહ પ્રસારિત થાય છે અને સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે:

>ea v=d

રેડિયેશન સ્ટ્રેન્થ ઘન કોણ (ફિગ. 1.3) ની ટોચ પર સ્થિત બિંદુ સ્ત્રોતમાંથી રેડિયેશનની અવકાશી ઘનતા નક્કી કરે છે. દિશા 1ef એ ઘન કોણ dLl ની ધરી તરીકે લેવામાં આવે છે. રેખાંશ અને ટ્રાંસવર્સ પ્લેનમાં ખૂણા a અને P દ્વારા લક્ષી. રેડિયેશન પાવર W/sr ના એકમનું કોઈ નામ નથી.

બિંદુ સ્ત્રોતના રેડિયેશન ફ્લક્સનું અવકાશી વિતરણ તેના ફોટોમેટ્રિક બોડી દ્વારા વિશિષ્ટ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે - કિરણોત્સર્ગ બળના ત્રિજ્યા વેક્ટરના છેડા દ્વારા દોરવામાં આવેલી સપાટી દ્વારા મર્યાદિત જગ્યાનો એક ભાગ. મૂળ અને બિંદુ સ્ત્રોતમાંથી પસાર થતા પ્લેન દ્વારા ફોટોમેટ્રિક જેલનો એક વિભાગ આપેલ વિભાગના પ્લેન માટે સ્રોતના તેજસ્વી તીવ્રતા વળાંક (LIC) નક્કી કરે છે. જો ફોટોમેટ્રિક બોડીમાં સમપ્રમાણતાની અક્ષ હોય, તો કિરણોત્સર્ગ સ્ત્રોત રેખાંશ સમતલ (ફિગ. 1.4) માં KSS દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

એક બિંદુનું રેડિયેશન ફ્લક્સ ગોળાકાર સપ્રમાણ રેડિયેશન સ્ત્રોત

એફ? = jle(a)dLi = 2л J le(a) sin ada,

જ્યાં ડીજે એ ઝોનલ સોલિડ એંગલ છે જેની અંદર સ્ત્રોત રેડિયેશન ફેલાય છે; ખૂણાઓ દ્વારા રેખાંશ સમતલમાં નિર્ધારિત “| અને a ".

બિંદુ સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા - તેજસ્વી પ્રવાહની અવકાશી ઘનતા

laf,=dФ/dQ. (1.8)

Candela (cd) એ તેજસ્વી તીવ્રતાનું એકમ છે (મૂળભૂત SI એકમોમાંથી એક). કેન્ડેલા પ્લેટિનમ T = 2045 K ના ઘનકરણ તાપમાન અને 101325 Pa ના દબાણ પર બ્લેક બોડીના 1/600000 m2 ના વિસ્તારમાંથી કાટખૂણે ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તીવ્રતા જેટલી છે.

જો ફોટોમેટ્રિક બોડીમાં સમપ્રમાણતાની અક્ષ હોય તો ICનો તેજસ્વી પ્રવાહ KSS દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જો KSS/(a) ગ્રાફ અથવા કોષ્ટક દ્વારા આપવામાં આવે છે, તો સ્ત્રોતના તેજસ્વી પ્રવાહની ગણતરી અભિવ્યક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

F=£/shdts-,+i,

જ્યાં/w એ ઝોનલ ઘન કોણમાં તેજસ્વી તીવ્રતાનું srslnss મૂલ્ય છે; Dy, (+| = 2n(cos a, - cos a,_|) (કોષ્ટક 1.1 જુઓ).

ઉર્જા પ્રકાશ (ઉત્સર્જનક્ષમતા) એ વિસ્તારના વિસ્તાર માટે વિચારણા હેઠળના નાના સપાટીના વિસ્તારમાંથી નીકળતા કિરણોત્સર્ગ પ્રવાહનો ગુણોત્તર છે:

M e = (1Fe / dA; મેશ>=Fe/A, (1.9)

જ્યાં d$>e અને Ф(. સપાટી વિસ્તાર dA અથવા સપાટી A દ્વારા ઉત્સર્જિત રેડિયેશન ફ્લક્સ છે.

ઊર્જાસભર તેજ (W/m2) ના માપનનું એકમ ઇરેડિયેશન ફ્લક્સ છે. સપાટીના 1 એમ 2 માંથી ઉત્સર્જિત; આ એકમનું કોઈ નામ નથી.

લ્યુમિનોસિટી એ આ વિસ્તારના વિસ્તાર માટે વિચારણા હેઠળના નાના સપાટીના ક્ષેત્રફળમાંથી નીકળતા તેજસ્વી પ્રવાહનો ગુણોત્તર છે:

એમ =

જ્યાં еФ અને Ф એ સપાટીના ક્ષેત્રફળ dA અથવા સપાટી A દ્વારા ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહ છે. લ્યુમિનોસિટી lm/m2 માં માપવામાં આવે છે - આ 1 m2 માંથી ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહ છે.

ઊર્જા પ્રકાશ (ઇરેડિયન્સ) - ઇરેડિયેટેડ સપાટી E = (1Fe/c1A; Eecr = Fe/A, (1.11) ના તેજસ્વી પ્રવાહની ઘનતા

જ્યાં Ee, Eсr અનુક્રમે, સપાટી વિસ્તાર dA નું વિકિરણ અને સપાટી A નું સરેરાશ વિકિરણ છે.

વિકિરણના એકમ દીઠ. Vg/m2. તેઓ એવા વિકિરણને સ્વીકારે છે કે જેના પર 1 W રેડિયન્ટ ફ્લક્સ પડે છે અને 1 m2 ની સપાટી પર સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે; આ એકમનું કોઈ નામ નથી.

રોશની - પ્રકાશિત સપાટી પર તેજસ્વી પ્રવાહની ઘનતા

dF.=d<>/dA Esr - F/L, (1.12)

જ્યાં dE અને Eср એ સપાટી વિસ્તાર dA ની રોશની અને સપાટી A ની સરેરાશ રોશની છે.

પ્રકાશનું એકમ લક્સ (lx) છે. 1 લક્સની રોશની એક એવી સપાટી ધરાવે છે કે જેના પર 1 m2 પ્રકાશ પડે છે અને 1 lmનો તેજસ્વી પ્રવાહ તેના પર સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે.

શરીરની ઊર્જાસભર તેજ અથવા તેની સપાટીના એક ભાગની દિશામાં a એ દિશામાં કિરણોત્સર્ગ બળનો ગુણોત્તર એ આ દિશામાં લંબરૂપ સમતલ પર રેડિયેશન સપાટીના પ્રક્ષેપણ માટે છે (ફિગ. 1.5):

~ dIshkh / (dA cos ss), ~ ^ey. ^" (1-13)

જ્યાં Leu અને Lcr એ a ની દિશામાં સપાટીના ક્ષેત્રફળ dA અને સપાટી A ની ઉર્જા તેજ છે, જેનું અનુમાન આ દિશામાં લંબરૂપ સમતલ પર અનુક્રમે dAcosa અને a જેટલું છે; dleu અને 1еа અનુક્રમે dA અને A દ્વારા a ની દિશામાં ઉત્સર્જિત કિરણોત્સર્ગ દળો છે.

ઊર્જા તેજનું એકમ સપાટ સપાટી B 1 M“ ની ઊર્જા તેજ તરીકે લેવામાં આવે છે. લંબ દિશામાં 1 Vg/sr નું કિરણોત્સર્ગ બળ ધરાવે છે. આ એકમ (W/srm2) ને કોઈ નામ નથી.

શરીર અથવા તેની સપાટીના ભાગની દિશામાં તેજ એ સપાટીના પ્રક્ષેપણની આ દિશામાં પ્રકાશની તીવ્રતાના ગુણોત્તર સમાન છે:

લા = dIa/(dAcosa); /.acr = /a/a, (1.14)

જ્યાં /u અને Lacr એ દિશામાં a માં સપાટી વિસ્તાર dA અને સપાટી A ની તેજસ્વીતા છે. આ દિશામાં લંબરૂપ સમતલ પર જેનું અનુમાન અનુક્રમે dA cos a અને a ની સમાન છે; ડીએલએ 1a - અનુક્રમે, a ની દિશામાં સપાટીઓ dA અને A દ્વારા ઉત્સર્જિત તેજસ્વી તીવ્રતા.

તેજ માપનનું એકમ (cd/m2) એ સપાટ સપાટીની તેજ છે જે લંબ દિશામાં 1 મીટરના વિસ્તારમાંથી 1 cd ની તેજસ્વી તીવ્રતા બહાર કાઢે છે.

સમાન તેજ. સંધિકાળ દ્રષ્ટિની પરિસ્થિતિઓમાં, દ્રષ્ટિના અંગની સંબંધિત સ્પેક્ટ્રલ પ્રકાશ કાર્યક્ષમતા અનુકૂલન Y(X, /.) ના સ્તર પર આધાર રાખે છે અને K(A) અને Y"(X) વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થાન ધરાવે છે, જે ફિગમાં દર્શાવેલ છે. ૧.૨ , સમકક્ષ તેજની વિભાવનાનો ઉપયોગ થાય છે.

તમે ચોક્કસ સ્પેક્ટ્રલ કમ્પોઝિશનનું રેડિયેશન પસંદ કરી શકો છો, જેના માટે તમામ સ્તરો પરની તેજ રેડિયેશન પાવરના પ્રમાણસર હોવાનું માનવામાં આવે છે. A. A. Gershun |1] આવા અર્થઘટન તરીકે પ્રસ્તાવિત. સંદર્ભ કહેવાય છે, પ્લેટિનમના ઘનકરણ તાપમાન પર બ્લેક બોડી રેડિયેશનનો ઉપયોગ કરો. એક અલગ સ્પેક્ટ્રલ કમ્પોઝિશનનું રેડિયેશન, જે સંદર્ભની તેજસ્વીતામાં સમાન હોય છે, તેની સમાન સમાન તેજ હશે, જો કે રેડિયેશનની પ્રમાણભૂત તેજ અલગ હશે. સમાન બ્રાઇટનેસ સંબંધિત સ્પેક્ટ્રલ સેન્સિટિવિટી ફંક્શનમાં અનિશ્ચિતતાની સ્થિતિમાં પણ, તેમની તેજસ્વી અસરો અનુસાર વિવિધ રેડિયેશનની તુલના કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

પ્રકાશ શ્રેણીના ફોટોમેટ્રિક જથ્થાઓની વ્યાખ્યાઓ અને તેમની વચ્ચેના ગાણિતિક સંબંધો ઊર્જા શ્રેણીના અનુરૂપ જથ્થાઓ અને સંબંધો સમાન છે. તેથી જ તેજસ્વી પ્રવાહ, ઘન કોણની અંદર વિસ્તરે છે, બરાબર છે. તેજસ્વી પ્રવાહના માપનનું એકમ ( લ્યુમેન). મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશ માટે ઊર્જા અને પ્રકાશની માત્રા વચ્ચેનો સંબંધસૂત્રો દ્વારા આપવામાં આવે છે:

જ્યાં સતત કહેવાય છે પ્રકાશની યાંત્રિક સમકક્ષ.

થી તરંગલંબાઇ અંતરાલ દીઠ તેજસ્વી પ્રવાહ lમાટે,

, (30.8)

જ્યાં j- તરંગલંબાઇ પર ઊર્જા વિતરણ કાર્ય (જુઓ. આકૃતિ 30.1). પછી સ્પેક્ટ્રમના તમામ તરંગો દ્વારા વહન કરાયેલ કુલ તેજસ્વી પ્રવાહ છે

. (30.9)

રોશની

તેજસ્વી પ્રવાહ એવા શરીરમાંથી પણ આવી શકે છે જે પોતે ચમકતા નથી, પરંતુ તેમના પર પ્રકાશની ઘટનાને પ્રતિબિંબિત કરે છે અથવા વિખેરી નાખે છે. આવા કિસ્સાઓમાં, તે જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે કે શરીરની સપાટીના ચોક્કસ વિસ્તાર પર શું તેજસ્વી પ્રવાહ પડે છે. આ હેતુ માટે, ઇલ્યુમિનેશન નામના ભૌતિક જથ્થાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

. (30.10)

રોશનીઆંકડાકીય રીતે આ તત્વના ક્ષેત્રફળની સપાટીના તત્વ પરના કુલ લ્યુમિનસ ફ્લક્સ ઘટનાના ગુણોત્તર સમાન છે (જુઓ ફિગ. 30.4). સમાન પ્રકાશ આઉટપુટ માટે

પ્રકાશ એકમ (લક્ઝરી). લક્સજ્યારે 1 એલએમનો તેજસ્વી પ્રવાહ તેના પર પડે છે ત્યારે 1 એમ 2 ના વિસ્તારવાળી સપાટીની રોશની સમાન છે. વિકિરણ એ જ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે

વિકિરણનું એકમ.

તેજ

ઘણી લાઇટિંગ ગણતરીઓ માટે, કેટલાક સ્રોતોને બિંદુ સ્ત્રોત તરીકે ગણી શકાય. જો કે, મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં પ્રકાશ સ્ત્રોતો તેમના આકારને અલગ પાડવા માટે પૂરતી નજીક મૂકવામાં આવે છે, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સ્ત્રોતના કોણીય પરિમાણો આંખ અથવા ઓપ્ટિકલ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટની એક બિંદુથી વિસ્તૃત ઑબ્જેક્ટને અલગ પાડવાની ક્ષમતાની અંદર હોય છે. આવા સ્ત્રોતો માટે, બ્રાઇટનેસ નામની ભૌતિક માત્રા રજૂ કરવામાં આવે છે. તેજની વિભાવના એવા સ્રોતોને લાગુ પડતી નથી કે જેમના કોણીય પરિમાણો આંખના રીઝોલ્યુશન અથવા ઓપ્ટિકલ સાધન (ઉદાહરણ તરીકે, તારા) કરતા ઓછા હોય. તેજ ચોક્કસ દિશામાં તેજસ્વી સપાટીના ઉત્સર્જનને લાક્ષણિકતા આપે છે. સ્ત્રોત તેના પોતાના અથવા પ્રતિબિંબિત પ્રકાશથી ચમકી શકે છે.

ચાલો તેજસ્વી સપાટીના એક વિભાગમાંથી નક્કર ખૂણામાં ચોક્કસ દિશામાં પ્રસરે તેવો તેજસ્વી પ્રવાહ પસંદ કરીએ. બીમ અક્ષ સપાટીથી સામાન્ય સાથે એક ખૂણો બનાવે છે (ફિગ 30.5 જુઓ).

પસંદ કરેલી દિશામાં લંબરૂપ વિસ્તાર પર તેજસ્વી સપાટીના એક વિભાગનું પ્રક્ષેપણ,

(30.14)

કહેવાય છે દૃશ્યમાન સપાટીસ્ત્રોત સાઇટનું તત્વ (જુઓ ફિગ. 30.6).

તેજસ્વી પ્રવાહનું મૂલ્ય દૃશ્યમાન સપાટીના ક્ષેત્ર, કોણ અને ઘન કોણ પર આધારિત છે:

પ્રમાણસરતા ગુણાંકને તેજ કહેવામાં આવે છે તે ઉત્સર્જિત સપાટીના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો પર આધારિત છે અને વિવિધ દિશાઓ માટે અલગ હોઈ શકે છે. (30.5) તેજથી

. (30.16)

આમ, તેજએકમ ઘન કોણ દીઠ દૃશ્યમાન સપાટીના એકમ દ્વારા ચોક્કસ દિશામાં ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. અથવા બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો: ચોક્કસ દિશામાં તેજ એ સ્રોતની દૃશ્યમાન સપાટીના એકમ ક્ષેત્ર દીઠ બનાવેલ પ્રકાશની તીવ્રતા સંખ્યાત્મક રીતે સમાન છે.

સામાન્ય રીતે, તેજ દિશા પર આધાર રાખે છે, પરંતુ પ્રકાશ સ્ત્રોતો છે જેના માટે તેજ દિશા પર આધારિત નથી. આવા સ્ત્રોતો કહેવામાં આવે છે લેમ્બર્ટિયનઅથવા કોસાઇન, કારણ કે લેમ્બર્ટનો કાયદો તેમના માટે માન્ય છે: ચોક્કસ દિશામાં પ્રકાશની તીવ્રતા સામાન્યથી સ્ત્રોતની સપાટી અને આ દિશા વચ્ચેના ખૂણાના કોસાઇન સાથે પ્રમાણસર છે:

સામાન્યથી સપાટીની દિશામાં પ્રકાશની તીવ્રતા ક્યાં છે અને સામાન્યથી સપાટી અને પસંદ કરેલી દિશા વચ્ચેનો કોણ છે. બધી દિશાઓમાં સમાન તેજની ખાતરી કરવા માટે, તકનીકી લ્યુમિનાયર્સ દૂધના કાચના શેલોથી સજ્જ છે. લેમ્બર્ટિયન સ્ત્રોતો કે જે પ્રસરેલા પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે તેમાં મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ, અનગ્લાઝ્ડ પોર્સેલેઇન, ડ્રોઇંગ પેપર અને તાજા પડેલા બરફનો સમાવેશ થાય છે.

તેજ એકમ (nit). અહીં કેટલાક પ્રકાશ સ્રોતોના તેજ મૂલ્યો છે:

ચંદ્ર - 2.5 knt,

ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ - 7 knt,

લાઇટ બલ્બ ફિલામેન્ટ - 5 MNT,

સૌર સપાટી - 1.5 Gnt.

માનવ આંખ દ્વારા જોવામાં આવતી સૌથી ઓછી તેજ લગભગ 1 માઇક્રોન્ટ છે, અને 100 knt થી વધુની તેજ આંખમાં પીડાનું કારણ બને છે અને દ્રષ્ટિને નુકસાન પહોંચાડે છે. વાંચન અને લખતી વખતે સફેદ કાગળની શીટની તેજ ઓછામાં ઓછી 10 નિટ હોવી જોઈએ.

એનર્જી બ્રાઇટનેસ એ જ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે

. (30.18)

તેજ માટે માપનનું એકમ.

તેજસ્વીતા

ચાલો મર્યાદિત પરિમાણોના પ્રકાશ સ્ત્રોતને ધ્યાનમાં લઈએ (તેના પોતાના અથવા પ્રતિબિંબિત પ્રકાશથી પ્રકાશિત). તેજસ્વીતાસ્ત્રોત એ નક્કર કોણની અંદર બધી દિશામાં સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહની સપાટીની ઘનતા છે. જો સપાટીનું તત્વ તેજસ્વી પ્રવાહ બહાર કાઢે છે, તો પછી

સમાન તેજસ્વીતા માટે આપણે લખી શકીએ:

તેજસ્વીતા માટે માપનનું એકમ.

ઊર્જાસભર તેજસ્વીતા એ જ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે

ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાનું એકમ.

પ્રકાશના નિયમો

ફોટોમેટ્રિક માપન પ્રકાશના બે નિયમો પર આધારિત છે.

1. બિંદુ પ્રકાશ સ્ત્રોત દ્વારા સપાટીની રોશની એ પ્રકાશિત સપાટીથી સ્ત્રોતના અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં બદલાય છે. તમામ દિશામાં પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરતા બિંદુ સ્ત્રોતને ધ્યાનમાં લો (ફિગ 30.7 જુઓ). ચાલો ત્રિજ્યા સાથેના ગોળાઓનું વર્ણન કરીએ અને સ્ત્રોતની આસપાસના સ્ત્રોત સાથે કેન્દ્રિત કરીએ. તે સ્પષ્ટ છે કે સપાટીના વિસ્તારોમાંથી તેજસ્વી પ્રવાહ સમાન છે, કારણ કે તે સમાન ઘન કોણમાં ફેલાય છે. પછી વિસ્તારોની રોશની અનુક્રમે, અને હશે. ઘન કોણ દ્વારા ગોળાકાર સપાટીઓના તત્વોને વ્યક્ત કરવાથી, આપણે મેળવીએ છીએ:

. (30.22)

2. સપાટીના પ્રાથમિક વિસ્તાર પર ચોક્કસ ખૂણા પર તેના પર પ્રકાશ પ્રવાહની ઘટના દ્વારા બનાવવામાં આવેલ રોશની એ કિરણોની દિશા અને સપાટીની સામાન્ય વચ્ચેના ખૂણાના કોસાઇન સાથે પ્રમાણસર છે. ચાલો આપણે કિરણોના સમાંતર કિરણને ધ્યાનમાં લઈએ (જુઓ. ફિગ. 29.8) સપાટીઓના વિભાગો અને . કિરણો સામાન્ય સાથે સપાટી પર પડે છે, અને સપાટી પર - સામાન્યના ખૂણા પર. સમાન તેજસ્વી પ્રવાહ બંને વિભાગોમાંથી પસાર થાય છે. પ્રથમ અને બીજા વિભાગોની રોશની અનુક્રમે હશે, . પરંતુ, તેથી,

આ બે કાયદાઓને જોડીને આપણે ઘડી શકીએ છીએ પ્રકાશનો મૂળભૂત કાયદો: બિંદુના સ્ત્રોત દ્વારા સપાટીની રોશની એ સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા, કિરણોની ઘટનાના ખૂણાના કોસાઇન અને સ્ત્રોતથી સપાટી સુધીના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર હોય છે.

. (30.24)

જો સ્ત્રોતના રેખીય પરિમાણો પ્રકાશિત સપાટીના અંતરના 1/10 કરતા વધુ ન હોય તો આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરીઓ એકદમ સચોટ પરિણામ આપે છે. જો સ્રોત 50 સે.મી.ના વ્યાસ સાથેની ડિસ્ક છે, તો પછી ડિસ્કના કેન્દ્રમાં સામાન્ય બિંદુએ 50 સે.મી.ના અંતર માટે ગણતરીમાં સંબંધિત ભૂલ 25% સુધી પહોંચે છે, 2 મીટરના અંતર માટે તે 1.5 થી વધુ નથી. %, અને 5 મીટરના અંતર માટે તે ઘટીને 0.25 % થાય છે.

જો ત્યાં ઘણા સ્રોતો છે, તો પરિણામી રોશની દરેક વ્યક્તિગત સ્ત્રોત દ્વારા બનાવેલ પ્રકાશના સરવાળા જેટલી છે. જો સ્ત્રોતને બિંદુ સ્ત્રોત તરીકે ગણી શકાય નહીં, તો તેની સપાટીને પ્રાથમિક વિભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે અને, કાયદા અનુસાર, તેમાંથી દરેક દ્વારા બનાવવામાં આવેલ રોશની નક્કી કરવામાં આવે છે. , પછી સ્ત્રોતની સમગ્ર સપાટી પર સંકલિત થાય છે.

કાર્યસ્થળો અને પરિસર માટે લાઇટિંગ ધોરણો છે. વર્ગખંડોના કોષ્ટકો પર, રોશની ઓછામાં ઓછી 150 લક્સ હોવી જોઈએ, અને ડ્રોઈંગ માટે - 200 લક્સ. કોરિડોર માટે, રોશની પૂરતી માનવામાં આવે છે, શેરીઓ માટે - .

પૃથ્વી પરના તમામ જીવન માટે પ્રકાશનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્ત્રોત, સૂર્ય, વાતાવરણની ઉપરની સીમા પર ઊર્જા પ્રકાશ બનાવે છે, જેને સૌર સ્થિર કહેવામાં આવે છે, અને 137 klx ની રોશની. ઉનાળામાં સીધા કિરણો દ્વારા પૃથ્વીની સપાટી પર ઉર્જા પ્રકાશનું સર્જન બે ગણું ઓછું છે. સરેરાશ અક્ષાંશ પર મધ્યાહન સમયે સીધા સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ રોશની 100 klx છે. પૃથ્વી પર ઋતુઓના પરિવર્તનને તેની સપાટી પર સૂર્યના કિરણોની ઘટનાના કોણમાં ફેરફાર દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. ઉત્તર ગોળાર્ધમાં, પૃથ્વીની સપાટી પર કિરણોની ઘટનાનો કોણ શિયાળામાં સૌથી મોટો અને ઉનાળામાં સૌથી નાનો હોય છે. વાદળછાયું આકાશ હેઠળ ખુલ્લા વિસ્તારમાં રોશની 1000 લક્સ છે. બારી પાસેના તેજસ્વી ઓરડામાં રોશની 100 લક્સ છે. સરખામણી માટે, ચાલો આપણે પૂર્ણ ચંદ્રમાંથી પ્રકાશ આપીએ - 0.2 લક્સ અને રાત્રિના આકાશમાંથી ચંદ્ર વિનાની રાત્રે - 0.3 mlx. સૂર્યથી પૃથ્વીનું અંતર 150 મિલિયન કિલોમીટર છે, પરંતુ હકીકત એ છે કે સૂર્યપ્રકાશની શક્તિ સમાન છે, પૃથ્વીની સપાટી પર સૂર્ય દ્વારા બનાવેલ પ્રકાશ ખૂબ જ મહાન છે.

સ્રોતો માટે જેની તેજસ્વી તીવ્રતા દિશા પર આધારિત છે, કેટલીકવાર તેઓ ઉપયોગ કરે છે સરેરાશ ગોળાકાર તેજસ્વી તીવ્રતા, લેમ્પનો કુલ તેજસ્વી પ્રવાહ ક્યાં છે. ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પના તેજસ્વી પ્રવાહ અને તેની વિદ્યુત શક્તિનો ગુણોત્તર કહેવામાં આવે છે તેજસ્વી કાર્યક્ષમતાદીવા:. ઉદાહરણ તરીકે, 100 W ની અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાની સરેરાશ ગોળાકાર તેજસ્વી તીવ્રતા લગભગ 100 cd છે. આવા લેમ્પનો કુલ તેજસ્વી પ્રવાહ 4 × 3.14 × 100 cd = 1260 lm છે, અને તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા 12.6 lm/W છે. ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સની તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓ કરતા અનેક ગણી વધારે છે અને 80 lm/W સુધી પહોંચે છે. વધુમાં, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સની સર્વિસ લાઇફ 10 હજાર કલાકથી વધુ છે, જ્યારે અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓ માટે તે 1000 કલાકથી ઓછી છે.

ઉત્ક્રાંતિના લાખો વર્ષોમાં, માનવ આંખ સૂર્યપ્રકાશને અનુકૂલિત થઈ છે, અને તેથી તે ઇચ્છનીય છે કે દીવોના પ્રકાશની સ્પેક્ટ્રલ રચના સૂર્યપ્રકાશની સ્પેક્ટ્રલ રચનાની શક્ય તેટલી નજીક હોય. ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ આ જરૂરિયાતને સૌથી વધુ પ્રમાણમાં પૂરી કરે છે. તેથી જ તેમને ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ પણ કહેવામાં આવે છે. લાઇટ બલ્બના ફિલામેન્ટની તેજને કારણે આંખમાં દુખાવો થાય છે. આને રોકવા માટે, દૂધના ગ્લાસ લેમ્પશેડ્સ અને લેમ્પશેડ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

તેમના તમામ ફાયદાઓ સાથે, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સમાં ઘણા ગેરફાયદા પણ છે: સ્વિચિંગ સર્કિટની જટિલતા, પ્રકાશ પ્રવાહનું પલ્સેશન (100 હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથે), ઠંડીમાં શરૂ થવાની અશક્યતા (પારાના ઘનીકરણને કારણે), થ્રોટલ. buzzing (ચુંબકીય અવરોધને કારણે), પર્યાવરણીય સંકટ (તૂટેલા દીવા ઝેરી વાતાવરણમાંથી પારો).

અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાના કિરણોત્સર્ગની સ્પેક્ટ્રલ રચના સૂર્યની સમાન હોય તે માટે, તેના ફિલામેન્ટને સૂર્યની સપાટીના તાપમાને, એટલે કે, 6200 K સુધી ગરમ કરવું જરૂરી છે. પરંતુ ટંગસ્ટન , ધાતુઓમાં સૌથી વધુ પ્રત્યાવર્તન, 3660 K પર પહેલેથી જ ઓગળે છે.

સૂર્યની સપાટીના તાપમાનની નજીકનું તાપમાન લગભગ 15 એટીએમના દબાણ હેઠળ પારાના વરાળ અથવા ઝેનોનમાં આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં પ્રાપ્ત થાય છે. આર્ક લેમ્પની તેજસ્વી તીવ્રતા 10 Mcd સુધી વધારી શકાય છે. આવા લેમ્પ્સનો ઉપયોગ ફિલ્મ પ્રોજેક્ટર અને સ્પોટલાઇટ્સમાં થાય છે. સોડિયમ વરાળથી ભરેલા લેમ્પ્સને એ હકીકત દ્વારા અલગ પાડવામાં આવે છે કે તેમાંના રેડિયેશનનો નોંધપાત્ર ભાગ (લગભગ ત્રીજા) સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન પ્રદેશમાં કેન્દ્રિત છે (બે તીવ્ર પીળી રેખાઓ 589.0 એનએમ અને 589.6 એનએમ). જો કે સોડિયમ લેમ્પ્સનું ઉત્સર્જન માનવ આંખને પરિચિત સૂર્યપ્રકાશથી ઘણું અલગ છે, તેમ છતાં તેનો ઉપયોગ હાઇવેને પ્રકાશિત કરવા માટે થાય છે, કારણ કે તેનો ફાયદો તેમની ઉચ્ચ તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા છે, જે 140 lm/W સુધી પહોંચે છે.

ફોટોમીટર

વિવિધ સ્ત્રોતોમાંથી પ્રકાશની તીવ્રતા અથવા તેજસ્વી પ્રવાહને માપવા માટે રચાયેલ સાધનો કહેવામાં આવે છે ફોટોમીટર. નોંધણીના સિદ્ધાંતના આધારે, ફોટોમીટર બે પ્રકારના હોય છે: વ્યક્તિલક્ષી (દ્રશ્ય) અને ઉદ્દેશ્ય.

વ્યક્તિલક્ષી ફોટોમીટરની કામગીરીનો સિદ્ધાંત બે અડીને આવેલા ક્ષેત્રોના પ્રકાશની સમાનતા (વધુ ચોક્કસ રીતે, તેજ) પર્યાપ્ત ચોકસાઈ સાથે રેકોર્ડ કરવાની આંખની ક્ષમતા પર આધારિત છે, જો કે તે સમાન રંગના પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય.

બે સ્ત્રોતોની સરખામણી કરવા માટેના ફોટોમીટર્સ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે કે જેની સરખામણી કરવામાં આવી રહી છે તે સ્ત્રોતો દ્વારા પ્રકાશિત બે સંલગ્ન ક્ષેત્રોના પ્રકાશની સમાનતા સ્થાપિત કરવા માટે આંખની ભૂમિકા ઘટાડી દેવામાં આવે છે (ફિગ. 30.9 જુઓ). નિરીક્ષકની આંખ અંદર કાળી પડી ગયેલી પાઇપની મધ્યમાં સ્થાપિત સફેદ ત્રિકોણાકાર પ્રિઝમની તપાસ કરે છે. પ્રિઝમ સ્ત્રોતો દ્વારા પ્રકાશિત થાય છે અને. સ્ત્રોતોથી પ્રિઝમ સુધીના અંતરને બદલીને, તમે સપાટીઓની રોશની સમાન કરી શકો છો અને. પછી, અનુક્રમે, સ્ત્રોતો અને પ્રકાશની તીવ્રતા ક્યાં અને છે. જો એક સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા જાણીતી હોય (સંદર્ભ સ્ત્રોત), તો પછી પસંદ કરેલ દિશામાં અન્ય સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા નક્કી કરી શકાય છે. વિવિધ દિશામાં સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા માપવાથી, કુલ તેજસ્વી પ્રવાહ, રોશની વગેરે જોવા મળે છે, સંદર્ભ સ્ત્રોત એક અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવો છે, જેની તેજસ્વી તીવ્રતા જાણીતી છે.

અંતરના ગુણોત્તરને ખૂબ વિશાળ મર્યાદામાં બદલવાની અસમર્થતા ફ્લક્સ એટેન્યુએશનની અન્ય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવા દબાણ કરે છે, જેમ કે ચલ જાડાઈના ફિલ્ટર દ્વારા પ્રકાશ શોષણ - એક ફાચર (જુઓ. ફિગ. 30.10).

વિઝ્યુઅલ ફોટોમેટ્રી પદ્ધતિની વિવિધતાઓમાંની એક લુપ્તતા પદ્ધતિ છે, જે દરેક વ્યક્તિગત નિરીક્ષક માટે આંખની સતત થ્રેશોલ્ડ સંવેદનશીલતાના ઉપયોગ પર આધારિત છે. આંખની થ્રેશોલ્ડ સંવેદનશીલતા એ સૌથી ઓછી તેજ (આશરે 1 માઇક્રોન) છે જેના પર માનવ આંખ પ્રતિક્રિયા આપે છે. આંખની સંવેદનશીલતા થ્રેશોલ્ડ અગાઉ નક્કી કર્યા પછી, અમુક રીતે (ઉદાહરણ તરીકે, માપાંકિત શોષક ફાચર) અભ્યાસ હેઠળના સ્ત્રોતની તેજસ્વીતા સંવેદનશીલતા થ્રેશોલ્ડ સુધી ઘટાડી દેવામાં આવે છે. તેજ કેટલી વખત ઓછી થાય છે તે જાણીને, તમે સંદર્ભ સ્ત્રોત વિના સ્રોતની સંપૂર્ણ તેજ નક્કી કરી શકો છો. આ પદ્ધતિ અત્યંત સંવેદનશીલ છે.

સ્ત્રોતના કુલ તેજસ્વી પ્રવાહનું સીધું માપ ઇન્ટિગ્રલ ફોટોમીટરમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગોળાકાર ફોટોમીટરમાં (જુઓ. ફિગ. 30.11). અભ્યાસ હેઠળનો સ્ત્રોત ગોળાની આંતરિક પોલાણમાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે અને અંદરની મેટ સપાટી સાથે સફેદ કરવામાં આવે છે. ગોળાની અંદર પ્રકાશના બહુવિધ પ્રતિબિંબના પરિણામે, પ્રકાશનું સર્જન થાય છે, જે સ્ત્રોતની સરેરાશ તેજસ્વી તીવ્રતા દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે. છિદ્રની રોશની, સ્ક્રીન દ્વારા પ્રત્યક્ષ કિરણોથી સુરક્ષિત છે, તે તેજસ્વી પ્રવાહના પ્રમાણસર છે: , તેના કદ અને રંગના આધારે ઉપકરણની સ્થિરતા ક્યાં છે. છિદ્ર દૂધિયું કાચથી ઢંકાયેલું છે. દૂધના ગ્લાસની તેજસ્વીતા પણ તેજસ્વી પ્રવાહના પ્રમાણમાં છે. તે ઉપર વર્ણવેલ ફોટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને અથવા અન્ય પદ્ધતિ દ્વારા માપવામાં આવે છે. ટેકનોલોજીમાં, ફોટોસેલ્સ સાથે સ્વચાલિત ગોળાકાર ફોટોમીટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પ પ્લાન્ટના કન્વેયર પર અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓને નિયંત્રિત કરવા માટે.

ફોટોમેટ્રીની ઉદ્દેશ્ય પદ્ધતિઓ ફોટોગ્રાફિક અને વિદ્યુતમાં વહેંચાયેલી છે. ફોટોગ્રાફિક પદ્ધતિઓ એ હકીકત પર આધારિત છે કે પ્રકાશસંવેદનશીલ સ્તરનું કાળું થવું, વિશાળ શ્રેણીમાં, તેના પ્રકાશ દરમિયાન સ્તર પર પડતી પ્રકાશ ઊર્જાની ઘનતાના પ્રમાણસર છે, એટલે કે એક્સપોઝર (કોષ્ટક 30.1 જુઓ). આ પદ્ધતિ એક સ્પેક્ટ્રમમાં બે નજીકથી અંતરવાળી સ્પેક્ટ્રલ રેખાઓની સંબંધિત તીવ્રતા નક્કી કરે છે અથવા ફોટોગ્રાફિક પ્લેટના અમુક વિસ્તારોને કાળા કરીને બે અડીને (એક ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ પર લેવાયેલા) સ્પેક્ટ્રામાં સમાન રેખાની તીવ્રતાની તુલના કરે છે.

વિઝ્યુઅલ અને ફોટોગ્રાફિક પદ્ધતિઓ ધીમે ધીમે ઇલેક્ટ્રિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા બદલવામાં આવી રહી છે. બાદમાંનો ફાયદો એ છે કે તેઓ કમ્પ્યુટરના ઉપયોગ સુધી, પરિણામોની સ્વચાલિત નોંધણી અને પ્રક્રિયા સરળતાથી કરે છે. ઇલેક્ટ્રિક ફોટોમીટર દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમની બહાર રેડિયેશનની તીવ્રતાને માપવાનું શક્ય બનાવે છે.

પ્રકરણ 31. થર્મલ રેડિયેશન

31.1. થર્મલ રેડિયેશનની લાક્ષણિકતાઓ

પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા તાપમાને ગરમ થયેલા શરીરો ચમકે છે. ગરમીને કારણે શરીરની ચમક કહેવાય છે થર્મલ (તાપમાન) રેડિયેશન. થર્મલ રેડિયેશન, પ્રકૃતિમાં સૌથી સામાન્ય હોવાને કારણે, પદાર્થના અણુઓ અને પરમાણુઓની થર્મલ ગતિની ઊર્જાને કારણે થાય છે (એટલે ​​​​કે, તેની આંતરિક ઊર્જાને કારણે) અને 0 K કરતા વધુ તાપમાને તમામ સંસ્થાઓની લાક્ષણિકતા છે. થર્મલ રેડિયેશન લાક્ષણિકતા છે. સતત સ્પેક્ટ્રમ દ્વારા, જેની મહત્તમ સ્થિતિ તાપમાન પર આધારિત છે. ઊંચા તાપમાને, ટૂંકા (દૃશ્યમાન અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઉત્સર્જિત થાય છે, જ્યારે નીચા તાપમાને, મુખ્યત્વે લાંબા (ઇન્ફ્રારેડ) તરંગો ઉત્સર્જિત થાય છે.

થર્મલ રેડિયેશનની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા છે શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતા (ઉત્સર્જનતા) ની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા- એકમ પહોળાઈની આવર્તન શ્રેણીમાં શરીરના એકમ સપાટી વિસ્તાર દીઠ રેડિયેશન પાવર:

Rv, T =, (31.1)

આવર્તન શ્રેણીમાં શરીરના સપાટી વિસ્તાર દીઠ એકમ સમય (રેડિયેશન પાવર) દીઠ ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનની ઊર્જા ક્યાં છે વિથી v+dv.

એનર્જી લ્યુમિનોસિટી સ્પેક્ટ્રલ ડેન્સિટી યુનિટ આરવી, ટી- મીટર ચોરસ દીઠ જૌલ (J/m2).

લેખિત સૂત્રને તરંગલંબાઇના કાર્ય તરીકે રજૂ કરી શકાય છે:

=Rv,Tdv= R λ, T dλ. (31.2)

કારણ કે с =λvυ, તે dλ/ dv = - c/v 2 = - λ 2 /સાથે,

જ્યાં બાદબાકીનું ચિહ્ન સૂચવે છે કે એક જથ્થામાં વધારો સાથે ( λ અથવા વિ) અન્ય જથ્થો ઘટે છે. તેથી, નીચેનામાં આપણે બાદબાકીનું ચિહ્ન છોડી દઈશું.

આમ,

આર υ, ટી =આરએલ, ટી . (31.3)

ફોર્મ્યુલા (31.3) નો ઉપયોગ કરીને તમે જઈ શકો છો આરવી, ટીથી આરએલ, ટીઅને ઊલટું.

ઊર્જાસભર તેજની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા જાણીને, આપણે ગણતરી કરી શકીએ છીએ અભિન્ન ઊર્જા તેજ(અભિન્ન ઉત્સર્જન), તમામ ફ્રીક્વન્સીઝનો સારાંશ:

આર ટી = . (31.4)

તેમના પરના કિરણોત્સર્ગની ઘટનાને શોષવાની શરીરની ક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે સ્પેક્ટ્રલ શોષણ ક્ષમતા

A v, T =(31.5)

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો દ્વારા શરીરના એકમ સપાટી વિસ્તાર દીઠ એકમ સમય દીઠ ઊર્જાનો કેટલો અંશ લાવવામાં આવે છે તે દર્શાવે છે વિથી v+dv, શરીર દ્વારા શોષાય છે.

સ્પેક્ટ્રલ શોષણ ક્ષમતા એ પરિમાણહીન જથ્થો છે. જથ્થો આરવી, ટીઅને એ વી, ટીશરીરની પ્રકૃતિ, તેના થર્મોડાયનેમિક તાપમાન પર આધાર રાખે છે અને તે જ સમયે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે રેડિયેશન માટે અલગ પડે છે. તેથી, આ મૂલ્યોને ચોક્કસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે ટીઅને વિ(અથવા તેના બદલે, થી એકદમ સાંકડી આવર્તન શ્રેણી સુધી વિથી v+dv).

કોઈપણ તાપમાને તેના પરના કોઈપણ આવર્તનના કિરણોત્સર્ગને સંપૂર્ણપણે શોષી લેવામાં સક્ષમ શરીર કહેવાય છે કાળોપરિણામે, તમામ ફ્રીક્વન્સીઝ અને તાપમાન માટે બ્લેક બોડીની સ્પેક્ટ્રલ શોષણ ક્ષમતા સમાનરૂપે એકતા સમાન છે ( A h v, T = 1). કુદરતમાં બિલકુલ બ્લેક બોડી નથી, પરંતુ સૂટ, પ્લેટિનમ બ્લેક, બ્લેક વેલ્વેટ અને કેટલાક અન્ય શરીરો, ચોક્કસ ફ્રીક્વન્સી રેન્જમાં, તેમના ગુણધર્મોમાં તેમની નજીક છે.

બ્લેક બોડીનું આદર્શ મોડેલ એ નાના છિદ્ર સાથે બંધ પોલાણ છે, જેની અંદરની સપાટી કાળી થઈ ગઈ છે (ફિગ. 31.1). ફિગ. 31.1 માં પ્રવેશતા પ્રકાશનું કિરણ.

આવી પોલાણ દિવાલોમાંથી બહુવિધ પ્રતિબિંબ અનુભવે છે, જેના પરિણામે ઉત્સર્જિત રેડિયેશનની તીવ્રતા વ્યવહારીક રીતે શૂન્ય જેટલી હોય છે. અનુભવ દર્શાવે છે કે જ્યારે છિદ્રનું કદ પોલાણના વ્યાસના 0.1 કરતા ઓછું હોય છે, ત્યારે તમામ ફ્રીક્વન્સીઝના આકસ્મિક કિરણોત્સર્ગ સંપૂર્ણપણે શોષાય છે. પરિણામે, શેરીની બાજુના ઘરોની ખુલ્લી બારીઓ કાળી દેખાય છે, જો કે દિવાલોમાંથી પ્રકાશના પ્રતિબિંબને કારણે રૂમની અંદરનો ભાગ તદ્દન પ્રકાશ છે.

બ્લેક બોડીની વિભાવના સાથે, ખ્યાલનો ઉપયોગ થાય છે ગ્રે બોડી- એક શરીર જેની શોષણ ક્ષમતા એકતા કરતા ઓછી હોય છે, પરંતુ તમામ ફ્રીક્વન્સીઝ માટે સમાન હોય છે અને તે શરીરની સપાટીના તાપમાન, સામગ્રી અને સ્થિતિ પર જ આધાર રાખે છે. આમ, ગ્રે બોડી માટે અને વી, ટી સાથે< 1.

કિર્ચહોફનો કાયદો

કિર્ચહોફનો કાયદો: સ્પેક્ટ્રલ શોષકતા અને ઊર્જાસભર તેજની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતાનો ગુણોત્તર શરીરની પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી; તે તમામ સંસ્થાઓ માટે આવર્તન (તરંગલંબાઇ) અને તાપમાનનું સાર્વત્રિક કાર્ય છે:

= rv,T(31.6)

કાળા શરીર માટે A h v, T=1, તેથી તે કિર્ચહોફના કાયદામાંથી અનુસરે છે કે આરવી, ટીકાળા શરીર માટે સમાન છે આર વી, ટી. આમ, સાર્વત્રિક કિર્ચહોફ કાર્ય આર વી, ટીકાળા શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાના વર્ણપટની ઘનતા કરતાં વધુ કંઈ નથી. તેથી, કિર્ચહોફના નિયમ મુજબ, તમામ સંસ્થાઓ માટે ઊર્જાસભર તેજની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા અને વર્ણપટની શોષકતાનો ગુણોત્તર સમાન તાપમાન અને આવર્તન પર કાળા શરીરની ઊર્જાસભર તેજની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા જેટલો છે.

કિર્ચહોફના કાયદા પરથી તે અનુસરે છે કે સ્પેક્ટ્રમના કોઈપણ પ્રદેશમાં કોઈપણ શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા હંમેશા કાળા શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાની વર્ણપટની ઘનતા કરતા ઓછી હોય છે (સમાન મૂલ્યો માટે ટીઅને વિ), કારણ કે એ વી, ટી < 1, и поэтому આરવી, ટી < r v υ, T. વધુમાં, (31.6) થી તે અનુસરે છે કે જો કોઈ શરીર આપેલ તાપમાને T આવર્તન શ્રેણીમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને શોષી શકતું નથી વિ, સુધી v+dv, તો તે તાપમાનની આ આવર્તન શ્રેણીમાં છે ટીઅને ઉત્સર્જન કરતું નથી, ત્યારથી એ વી, ટી=0, આરવી, ટી=0

કિર્ચહોફના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, કાળા શરીર (31.4) ની અભિન્ન ઉર્જા તેજસ્વીતા માટેની અભિવ્યક્તિ આ રીતે લખી શકાય છે.

આર ટી = .(31.7)

ગ્રે બોડી માટે ટી સાથે આર = એ ટી = A T R e, (31.8)

જ્યાં આર ઇ= -કાળા શરીરની ઉર્જા તેજ.

કિર્ચહોફનો કાયદો માત્ર થર્મલ રેડિયેશનનું જ વર્ણન કરે છે, તેની લાક્ષણિકતા એટલી છે કે તે કિરણોત્સર્ગની પ્રકૃતિ નક્કી કરવા માટે વિશ્વસનીય માપદંડ તરીકે સેવા આપી શકે છે. કિરણોત્સર્ગ જે કિર્ચહોફના કાયદાનું પાલન કરતું નથી તે થર્મલ નથી.

વ્યાવહારિક હેતુઓ માટે, તે કિર્ચહોફના કાયદાને અનુસરે છે કે શ્યામ અને ખરબચડી સપાટી ધરાવતા શરીરનો શોષણ ગુણાંક 1 ની નજીક હોય છે. આ કારણોસર, તેઓ શિયાળામાં શ્યામ કપડાં પહેરવાનું પસંદ કરે છે અને ઉનાળામાં હળવા કપડાં પહેરવાનું પસંદ કરે છે. પરંતુ એકતાની નજીકના શોષણ ગુણાંક સાથેના શરીર પણ અનુરૂપ રીતે વધુ ઊર્જાસભર તેજસ્વીતા ધરાવે છે. જો તમે બે સરખા વાસણો લો, જેમાં એક અંધારી, ખરબચડી સપાટી હોય અને બીજાની દીવાલો હળવા અને ચમકદાર હોય અને તેમાં તેટલું જ ઉકળતું પાણી નાખો, તો પ્રથમ વાસણ ઝડપથી ઠંડું થશે.

31.3. સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદા અને વિએન વિસ્થાપન

તે કિર્ચહોફના કાયદા પરથી અનુસરે છે કે કાળા શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા એ સાર્વત્રિક કાર્ય છે, તેથી આવર્તન અને તાપમાન પર તેની સ્પષ્ટ અવલંબન શોધવી એ થર્મલ રેડિયેશનના સિદ્ધાંતમાં એક મહત્વપૂર્ણ કાર્ય છે.

સ્ટીફન, પ્રાયોગિક ડેટાનું પૃથ્થકરણ કરતા અને બોલ્ટ્ઝમેને, થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, આ સમસ્યાને માત્ર આંશિક રીતે હલ કરી, ઊર્જાની તેજસ્વીતાની અવલંબન સ્થાપિત કરી. આર ઇતાપમાન પર. અનુસાર સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો,

R e = σ T 4, (31.9)

એટલે કે, કાળા શરીરની ઊર્જાસભર તેજસ્વીતા તેના થર્મોડાયનેમિક તાપમાનની શક્તિના ક્વાર્ટરના પ્રમાણમાં હોય છે; σ - સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન સતત: તેનું પ્રાયોગિક મૂલ્ય 5.67×10 -8 W/(m 2 ×K 4) છે.

સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો, નિર્ભરતાને વ્યાખ્યાયિત કરે છે આર ઇતાપમાન પર કાળા શરીરના કિરણોત્સર્ગની વર્ણપટની રચના અંગે કોઈ જવાબ આપતું નથી. કાર્યના પ્રાયોગિક વણાંકોમાંથી r λ,Tતરંગલંબાઇ થી λ (r λ, T =´ ´ આર ν, ટી) વિવિધ તાપમાને (ફિગ. 30.2) ફિગ. 31.2.

તે અનુસરે છે કે બ્લેક બોડી સ્પેક્ટ્રમમાં ઊર્જા વિતરણ અસમાન છે. તમામ વણાંકો સ્પષ્ટ રીતે વ્યાખ્યાયિત મહત્તમ ધરાવે છે, જે તાપમાનમાં વધારો થતાં ટૂંકા તરંગલંબાઇ તરફ વળે છે. વળાંક દ્વારા બંધાયેલ વિસ્તાર r λ,Tથી λ અને x-અક્ષ, ઊર્જાસભર તેજના પ્રમાણસર આર ઇબ્લેક બોડી અને તેથી, સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદા અનુસાર, તાપમાનની ક્વાર્ટર પાવર્સ.

વી. વિન, થર્મો- અને ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમો પર આધાર રાખીને, તરંગલંબાઇની અવલંબન સ્થાપિત કરી λ મહત્તમ ફંક્શનના મહત્તમને અનુરૂપ r λ,T, તાપમાન T. અનુસાર વિએનનો વિસ્થાપન કાયદો,

λ મહત્તમ =b/T, (31.10)

એટલે કે તરંગલંબાઇ λ મહત્તમ સ્પેક્ટ્રલ મૂલ્યને અનુરૂપ મહત્તમ
તેજસ્વીતા ઘનતા r λ,Tબ્લેક બોડી તેના થર્મોડાયનેમિક તાપમાનના વિપરીત પ્રમાણમાં હોય છે. b - સતત અપરાધતેનું પ્રાયોગિક મૂલ્ય 2.9×10 -3 m×K છે.

અભિવ્યક્તિ (31.10) ને વિએનનો વિસ્થાપન કાયદો કહેવામાં આવે છે; તે કાર્યની મહત્તમ સ્થિતિનું વિસ્થાપન દર્શાવે છે r λ,Tટૂંકા તરંગલંબાઇના પ્રદેશમાં તાપમાન વધે છે. વિએનનો કાયદો સમજાવે છે કે કેમ, જેમ જેમ ગરમ શરીરનું તાપમાન ઘટતું જાય છે તેમ તેમ લાંબા-તરંગના કિરણોત્સર્ગ તેમના વર્ણપટમાં વધુને વધુ પ્રભુત્વ મેળવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ધાતુ ઠંડુ થાય છે ત્યારે સફેદ ગરમીનું લાલ ગરમીમાં સંક્રમણ).

રેલે-જીન્સ અને પ્લાન્ક ફોર્મ્યુલા

સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન અને વિએન કાયદાઓની વિચારણાથી, તે અનુસરે છે કે સાર્વત્રિક કિર્ચહોફ કાર્ય શોધવાની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે થર્મોડાયનેમિક અભિગમ ઇચ્છિત પરિણામો આપી શક્યું નથી.

સૈદ્ધાંતિક રીતે સંબંધને અનુમાનિત કરવાનો સખત પ્રયાસ r λ,Tરેલે અને જીન્સના છે, જેમણે થર્મલ રેડિયેશન પર આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્રની પદ્ધતિઓ લાગુ કરી, સ્વતંત્રતાની ડિગ્રી પર ઊર્જાના સમાન વિતરણના શાસ્ત્રીય કાયદાનો ઉપયોગ કર્યો.

બ્લેક બોડીની સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટી માટે રેલે-જીન્સ ફોર્મ્યુલાનું સ્વરૂપ છે:

આર ν , ટી = <ઇ> = kT, (31.11)

જ્યાં <Е>= kT- કુદરતી આવર્તન સાથે ઓસિલેટરની સરેરાશ ઊર્જા ν .

અનુભવ દર્શાવે છે તેમ, અભિવ્યક્તિ (31.11) માત્ર પૂરતી ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ અને ઊંચા તાપમાનના ક્ષેત્રમાં પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સુસંગત છે. ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝના ક્ષેત્રમાં, આ સૂત્ર પ્રયોગોથી તેમજ વિએનના વિસ્થાપન કાયદાથી અલગ પડે છે. અને આ સૂત્રમાંથી સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો મેળવવાથી વાહિયાતતા તરફ દોરી જાય છે. આ પરિણામને "અલ્ટ્રાવાયોલેટ આપત્તિ" કહેવામાં આવતું હતું. તે. શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના માળખામાં, બ્લેક બોડીના સ્પેક્ટ્રમમાં ઊર્જા વિતરણના નિયમોને સમજાવવું શક્ય ન હતું.

ઉચ્ચ-આવર્તન શ્રેણીમાં, પ્રયોગ સાથે સારો કરાર વિએનના સૂત્ર (વિએનનો રેડિયેશન કાયદો) દ્વારા આપવામાં આવે છે:

r ν, T =Сν 3 А e –Аν/Т, (31.12)

જ્યાં આર ν, ટી- કાળા શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા, સાથેઅને એ- સતત મૂલ્યો. આધુનિક નોટેશનનો ઉપયોગ કરીને

પ્લેન્કના સતત વિએનના રેડિયેશન લો તરીકે લખી શકાય છે

r ν, T = . (31.13)

પ્લાન્ક દ્વારા પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સુસંગત, બ્લેક બોડીની ઊર્જા તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા માટે યોગ્ય અભિવ્યક્તિ મળી આવી હતી. પુટ ફોરવર્ડ ક્વોન્ટમ પૂર્વધારણા મુજબ, પરમાણુ ઓસિલેટર સતત ઊર્જા ઉત્સર્જન કરે છે નહીં, પરંતુ અમુક ભાગોમાં - ક્વોન્ટામાં, અને ક્વોન્ટમ ઊર્જા ઓસિલેશન આવર્તનના પ્રમાણમાં હોય છે.

ઇ 0 =hν = hс/λ,

જ્યાં h=6.625×10 -34 J×s - પ્લાન્કનો સ્થિરાંક, કારણ કે રેડિયેશન ભાગોમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, ઓસિલેટર ઊર્જા ઇમાત્ર અમુક અલગ મૂલ્યો લઈ શકે છે , ઊર્જાના પ્રાથમિક ભાગોની પૂર્ણાંક સંખ્યાના ગુણાંક ઇ 0

ઇ = nhν(n= 0,1,2…).

આ કિસ્સામાં, સરેરાશ ઊર્જા<ઇ> ઓસિલેટર સમાન લઈ શકાતું નથી kT.

સંભવિત અલગ રાજ્યો પર ઓસિલેટરનું વિતરણ બોલ્ટ્ઝમેન વિતરણનું પાલન કરે છે તે અંદાજમાં, સરેરાશ ઓસિલેટર ઊર્જા સમાન છે

<ઇ> = , (31.14)

અને ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

આર ν , ટી = . (31.15)

પ્લાન્કે સાર્વત્રિક કિર્ચહોફ કાર્ય માટે સૂત્ર મેળવ્યું

આર ν, ટી = , (31.16)

જે ફ્રીક્વન્સીઝ અને તાપમાનની સમગ્ર શ્રેણીમાં બ્લેક બોડી રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રામાં ઊર્જા વિતરણ પરના પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સુસંગત છે.

પ્લાન્કના સૂત્રમાંથી, સાર્વત્રિક સ્થિરાંકોને જાણીને h,kઅને સાથે, આપણે સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન સ્થિરાંકોની ગણતરી કરી શકીએ છીએ σ અને વાઇન b. અને ઊલટું. પ્લાન્કનું સૂત્ર પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સારી રીતે સંમત છે, પરંતુ તેમાં થર્મલ રેડિયેશનના ચોક્કસ નિયમો પણ છે, એટલે કે. થર્મલ રેડિયેશન સમસ્યાનો સંપૂર્ણ ઉકેલ છે.

ઓપ્ટિકલ પાયરોમેટ્રી

થર્મલ રેડિયેશનના નિયમોનો ઉપયોગ ગરમ અને સ્વ-તેજસ્વી શરીર (ઉદાહરણ તરીકે, તારાઓ) ના તાપમાનને માપવા માટે થાય છે. ઉચ્ચ તાપમાન માપવા માટેની પદ્ધતિઓ કે જે ઉર્જા પ્રકાશની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા અથવા તાપમાન પર શરીરની અવિભાજ્ય ઊર્જા તેજસ્વીતાની અવલંબનનો ઉપયોગ કરે છે તેને ઓપ્ટિકલ પાયરોમેટ્રી કહેવામાં આવે છે. સ્પેક્ટ્રમની ઓપ્ટિકલ શ્રેણીમાં તેમના થર્મલ રેડિયેશનની તીવ્રતાના આધારે ગરમ શરીરના તાપમાનને માપવા માટેના ઉપકરણોને પાયરોમીટર કહેવામાં આવે છે. શરીરના તાપમાનને માપતી વખતે થર્મલ રેડિયેશનના કયા નિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તેના આધારે, રેડિયેશન, રંગ અને તેજ તાપમાનને અલગ પાડવામાં આવે છે.

1. રેડિયેશન તાપમાન- આ કાળા શરીરનું તાપમાન છે જેના પર તેની ઊર્જાસભર તેજ છે આર ઇઊર્જાસભર તેજ સમાન આર ટીઅભ્યાસ હેઠળ શરીર. આ કિસ્સામાં, અભ્યાસ હેઠળના શરીરની ઊર્જાસભર તેજસ્વીતા રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે અને તેના રેડિયેશન તાપમાનની ગણતરી સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદા અનુસાર કરવામાં આવે છે:

ટી આર =.

રેડિયેશન તાપમાન ટી આરશરીર હંમેશા તેના સાચા તાપમાન કરતા ઓછું હોય છે ટી.

2.રંગ તાપમાન. ગ્રે બોડીઝ (અથવા પ્રોપર્ટીઝમાં તેમના જેવા શરીર) માટે, એનર્જી લુમિનોસિટીની વર્ણપટની ઘનતા

આર λ,Τ = Α Τ આર λ,Τ,

જ્યાં A t = const < 1. પરિણામે, ગ્રે બોડીના રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમમાં ઉર્જાનું વિતરણ એ જ તાપમાન ધરાવતા બ્લેક બોડીના સ્પેક્ટ્રમ જેટલું જ છે, તેથી વિએનનો ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કાયદો ગ્રે બોડીને લાગુ પડે છે. તરંગલંબાઇ જાણવી λ m કુહાડી ઊર્જાની તેજસ્વીતાની મહત્તમ વર્ણપટની ઘનતાને અનુરૂપ Rλ, Τશરીરની તપાસ કરીને તેનું તાપમાન નક્કી કરી શકાય છે

ટી સી = b/ λ હું આહ,

જેને કલર ટેમ્પરેચર કહેવામાં આવે છે. ગ્રે બોડી માટે, રંગનું તાપમાન સાચા તાપમાન સાથે મેળ ખાય છે. શરીર કે જે ગ્રેથી ખૂબ જ અલગ હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, પસંદગીયુક્ત શોષણ સાથે), રંગ તાપમાનનો ખ્યાલ તેનો અર્થ ગુમાવે છે. આ રીતે, સૂર્યની સપાટી પરનું તાપમાન નક્કી થાય છે ( ટી સી=6500 K) અને તારાઓ.

3.તેજ તાપમાન T i, એ કાળા શરીરનું તાપમાન છે કે જેના પર, ચોક્કસ તરંગલંબાઇ માટે, તેની સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટી અભ્યાસ હેઠળના શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાના વર્ણપટની ઘનતાની સમાન, એટલે કે.

r λ,Τ = R λ,Τ,

જ્યાં ટી- શરીરનું સાચું તાપમાન, જે હંમેશા તેજ તાપમાન કરતા વધારે હોય છે.

અદ્રશ્ય ફિલામેન્ટ પાયરોમીટરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે બ્રાઇટનેસ પિરોમીટર તરીકે થાય છે. આ કિસ્સામાં, પિરોમીટર ફિલામેન્ટની છબી ગરમ શરીરની સપાટીની પૃષ્ઠભૂમિ સામે અસ્પષ્ટ બની જાય છે, એટલે કે, ફિલામેન્ટ "અદૃશ્ય થઈ જાય છે." બ્લેકબોડી કેલિબ્રેટેડ મિલિઅમમીટરનો ઉપયોગ કરીને, તેજનું તાપમાન નક્કી કરી શકાય છે.

થર્મલ લાઇટ સ્ત્રોતો

ગરમ શરીરની ગ્લોનો ઉપયોગ પ્રકાશ સ્ત્રોતો બનાવવા માટે થાય છે. બ્લેક બોડી શ્રેષ્ઠ થર્મલ પ્રકાશ સ્ત્રોત હોવા જોઈએ, કારણ કે કોઈપણ તરંગલંબાઇ માટે તેમની સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટી સમાન તાપમાને લીધેલા બિન-બ્લેક બોડીની સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટી કરતાં વધારે છે. જો કે, તે તારણ આપે છે કે કેટલાક શરીરો (ઉદાહરણ તરીકે, ટંગસ્ટન) કે જેમાં થર્મલ રેડિયેશનની પસંદગી હોય છે, સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન પ્રદેશમાં કિરણોત્સર્ગને આભારી ઊર્જાનું પ્રમાણ સમાન તાપમાને ગરમ થતા કાળા શરીર કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. તેથી, ટંગસ્ટન, જેમાં ઉચ્ચ ગલનબિંદુ પણ છે, તે લેમ્પ ફિલામેન્ટ્સ બનાવવા માટે શ્રેષ્ઠ સામગ્રી છે.

વેક્યૂમ લેમ્પ્સમાં ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટનું તાપમાન 2450K કરતાં વધુ ન હોવું જોઈએ, કારણ કે ઊંચા તાપમાને તે મજબૂત રીતે સ્ફટર થાય છે. આ તાપમાન પર મહત્તમ રેડિયેશન 1.1 માઇક્રોનની તરંગલંબાઇને અનુરૂપ છે, એટલે કે, માનવ આંખની મહત્તમ સંવેદનશીલતા (0.55 માઇક્રોન) થી ખૂબ દૂર છે. 50 kPa ના દબાણે નિષ્ક્રિય વાયુઓ (ઉદાહરણ તરીકે, નાઇટ્રોજનના ઉમેરા સાથે ક્રિપ્ટોન અને ઝેનોનનું મિશ્રણ) સાથે લેમ્પ સિલિન્ડર ભરવાથી ફિલામેન્ટનું તાપમાન 3000 K સુધી વધારવું શક્ય બને છે, જે સ્પેક્ટ્રલ કમ્પોઝિશનમાં સુધારો તરફ દોરી જાય છે. કિરણોત્સર્ગ. જો કે, પ્રકાશ આઉટપુટ વધતું નથી, કારણ કે થર્મલ વાહકતા અને સંવહનને કારણે ફિલામેન્ટ અને ગેસ વચ્ચે ગરમીના વિનિમયને કારણે વધારાની ઊર્જાનું નુકસાન થાય છે. ગરમીના વિનિમયને કારણે ઉર્જાના નુકસાનને ઘટાડવા અને ગેસથી ભરેલા લેમ્પના પ્રકાશ આઉટપુટને વધારવા માટે, ફિલામેન્ટ સર્પાકારના રૂપમાં બનાવવામાં આવે છે, જેમાંથી વ્યક્તિગત વળાંક એકબીજાને ગરમ કરે છે. ઊંચા તાપમાને, આ સર્પાકારની આસપાસ ગેસનું સ્થિર સ્તર રચાય છે અને સંવહનને કારણે હીટ ટ્રાન્સફર દૂર થાય છે. ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવા હાલમાં 5% થી વધુ નથી.

ફોટોમેટ્રીએ ઓપ્ટિક્સની શાખા છે જે આવા પ્રવાહ સાથે સંકળાયેલા પ્રકાશ પ્રવાહ અને જથ્થાના માપન સાથે વ્યવહાર કરે છે. ફોટોમેટ્રીમાં નીચેના જથ્થાનો ઉપયોગ થાય છે:

1) ઊર્જા - રેડિયેશન રીસીવરો પર તેની અસરને ધ્યાનમાં લીધા વિના ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનના ઉર્જા પરિમાણોને લાક્ષણિકતા આપો;

2) પ્રકાશ - પ્રકાશની શારીરિક અસરની લાક્ષણિકતા અને આંખ પરની અસર (આંખની કહેવાતી સરેરાશ સંવેદનશીલતાના આધારે) અથવા અન્ય રેડિયેશન રીસીવર દ્વારા મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે.

1. ઉર્જાનો જથ્થો. રેડિયેશન ફ્લક્સ Φ e – ઉર્જા ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય ડબલ્યુસમય દ્વારા રેડિયેશન t, જે દરમિયાન રેડિયેશન થયું:

રેડિયેશન ફ્લક્સનું એકમ વોટ (W) છે.

ઊર્જાસભર તેજ (ઉત્સર્જન) આર ઇ- સપાટી દ્વારા વિસ્તારથી ઉત્સર્જિત કિરણોત્સર્ગ પ્રવાહ Φ e ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય એસક્રોસ સેક્શન કે જેના દ્વારા આ પ્રવાહ પસાર થાય છે:

તે સપાટી રેડિયેશન ફ્લક્સ ઘનતા રજૂ કરે છે.

ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાનું એકમ વોટ પ્રતિ ચોરસ મીટર (W/m2) છે.

રેડિયેશનની તીવ્રતા:

જ્યાં Δ એસ– કિરણોત્સર્ગના પ્રસારની દિશામાં લંબરૂપ એક નાની સપાટી કે જેના દ્વારા ફ્લક્સ ΔΦ e સ્થાનાંતરિત થાય છે.

રેડિયેશનની તીવ્રતા માટે માપનનું એકમ ઊર્જાસભર તેજ માટે સમાન છે - W/m2.

અનુગામી જથ્થાઓ નક્કી કરવા માટે, તમારે એક ભૌમિતિક ખ્યાલનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડશે - નક્કર કોણ , જે અમુક શંક્વાકાર સપાટીના ઉદઘાટનનું માપ છે. જેમ જાણીતું છે, પ્લેન એન્ગલનું માપ એ વર્તુળની ચાપનો ગુણોત્તર છે lઆ વર્તુળની ત્રિજ્યા સુધી આર, એટલે કે (ફિગ. 3.1 એ). એ જ રીતે, ઘન કોણ Ω એ ગોળાકાર સેગમેન્ટ S ની સપાટી અને ગોળાની ત્રિજ્યાના ચોરસના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

ઘન કોણ માટે માપનનું એકમ છે સ્ટેરેડિયન (ср) એક નક્કર કોણ છે, જેનો શિરોબિંદુ ગોળાની મધ્યમાં સ્થિત છે અને જે ત્રિજ્યાના ચોરસ સમાન ગોળાની સપાટી પરનો વિસ્તાર કાપે છે: Ω = 1 ср, જો . તે ચકાસવું સરળ છે કે બિંદુની આસપાસનો કુલ ઘન કોણ 4π સ્ટેરેડિયન બરાબર છે - આ કરવા માટે, તમારે ગોળાની સપાટીને તેની ત્રિજ્યાના ચોરસ દ્વારા વિભાજીત કરવાની જરૂર છે.

પ્રકાશની ઉર્જા તીવ્રતા (રેડિયેશન પાવર ) એટલે કેનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે બિંદુ પ્રકાશ સ્ત્રોત વિશે ખ્યાલો - એક સ્ત્રોત કે જેનું કદ અવલોકન સ્થળના અંતરની તુલનામાં અવગણવામાં આવે છે. પ્રકાશની ઊર્જાસભર તીવ્રતા એ સ્ત્રોત કિરણોત્સર્ગના પ્રવાહના ઘન કોણ Ω જે અંદર આ કિરણોત્સર્ગ પ્રસારિત થાય છે તેના ગુણોત્તર સમાન જથ્થો છે:

તેજસ્વી ઊર્જાનું એકમ વોટ પ્રતિ સ્ટેરેડિયન (W/sr) છે.

ઊર્જા તેજ (તેજ) વી ઇ- પ્રકાશની ઉર્જા તીવ્રતાના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય ΔI ઇવિસ્તાર તરફ પ્રસારિત થતી સપાટીનું તત્વ ΔSઅવલોકનની દિશાને લંબરૂપ સમતલ પર આ તત્વનું પ્રક્ષેપણ:

. (3.6)

તેજનું એકમ વોટ પ્રતિ સ્ટેરેડિયન મીટર ચોરસ (W/(sr m2)) છે.

ઉર્જા રોશની (ઇરેડિયન્સ) હરપ્રકાશિત સપાટીના એકમ પર કિરણોત્સર્ગ પ્રવાહની ઘટનાનું પ્રમાણ દર્શાવે છે. વિકિરણ એકમ તેજ એકમ (W/m2) સમાન છે.

2. હલકો જથ્થો.ઓપ્ટિકલ માપનમાં, વિવિધ રેડિયેશન ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, આંખ, ફોટોસેલ્સ, ફોટોમલ્ટિપ્લાયર્સ), જે વિવિધ તરંગલંબાઇની ઊર્જા પ્રત્યે સમાન સંવેદનશીલતા ધરાવતા નથી, આમ પસંદગીયુક્ત (પસંદગીયુક્ત) . દરેક લાઇટ રીસીવર વિવિધ તરંગલંબાઇના પ્રકાશ માટે તેની સંવેદનશીલતા વળાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેથી, પ્રકાશ માપન, વ્યક્તિલક્ષી હોવાને કારણે, ઉદ્દેશ્ય, ઊર્જા રાશિઓ અને તેમના માટે અલગ પડે છે પ્રકાશ એકમો, માત્ર દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે વપરાય છે. મૂળભૂત પ્રકાશ એકમ SI માં તેજસ્વી તીવ્રતાનું એકમ છે - candela (cd), જેને 540·10 12 Hz ની આવર્તન સાથે મોનોક્રોમેટિક રેડિયેશન ઉત્સર્જિત કરતા સ્ત્રોતની આપેલ દિશામાં તેજસ્વી તીવ્રતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જેની આ દિશામાં તેજસ્વી ઊર્જાની તીવ્રતા 1/683 W/sr છે. પ્રકાશ એકમોની વ્યાખ્યા ઉર્જા એકમો જેવી જ છે.

તેજસ્વી પ્રવાહ Φ પ્રકાશને તે પ્રકાશ સંવેદનાના આધારે ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનની શક્તિ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે (આપેલ સ્પેક્ટ્રલ સંવેદનશીલતા સાથે પસંદગીયુક્ત પ્રકાશ રીસીવર પર તેની અસર વિશે).

તેજસ્વી પ્રવાહ એકમ - લ્યુમેન (lm): 1 lm – 1 sr ના ઘન કોણની અંદર 1 cd ની તેજસ્વી તીવ્રતા સાથે બિંદુ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહ (ઘન કોણની અંદર રેડિયેશન ક્ષેત્રની એકરૂપતા સાથે) (1 lm = 1 cd sr).

પ્રકાશની શક્તિ હું સેન્ટ.સંબંધ દ્વારા તેજસ્વી પ્રવાહ સાથે સંબંધિત છે

, (3.7)

જ્યાં dΦ સેન્ટ- નક્કર ખૂણામાં સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહ dΩ. જો હું સેન્ટ.દિશા પર આધાર રાખતો નથી, પ્રકાશ સ્ત્રોત કહેવાય છે આઇસોટ્રોપિક આઇસોટ્રોપિક સ્ત્રોત માટે

. (3.8)

ઊર્જાનો પ્રવાહ . Φ e, વોટ્સમાં માપવામાં આવે છે, અને તેજસ્વી પ્રવાહ Φ સેન્ટ., લ્યુમેન્સમાં માપવામાં આવે છે, સંબંધ દ્વારા સંબંધિત છે:

, lm, (3.9)

જ્યાં - સતત, દૃશ્યતાનું કાર્ય છે, જે વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણોત્સર્ગ પ્રત્યે માનવ આંખની સંવેદનશીલતા દ્વારા નક્કી થાય છે. મહત્તમ મૂલ્ય પર પહોંચી ગયું છે . સંકુલ તરંગલંબાઇ સાથે લેસર રેડિયેશનનો ઉપયોગ કરે છે . આ કિસ્સામાં.

તેજસ્વીતા આર સેન્ટસંબંધ દ્વારા નક્કી થાય છે

. (3.10)

તેજનું એકમ લ્યુમેન પ્રતિ ચોરસ મીટર (lm/m2) છે.

તેજ φ માંતેજસ્વી સપાટી વિસ્તાર એસસપાટીના સામાન્ય સાથે કોણ φ બનાવે છે તે ચોક્કસ દિશામાં, એક સમતલ કાટખૂણે પ્રકાશની સપાટીના પ્રક્ષેપણના ક્ષેત્રની આપેલ દિશામાં પ્રકાશની તીવ્રતાના ગુણોત્તર જેટલું મૂલ્ય હોય છે. આ દિશામાં:

. (3.11)

જેનું તેજ બધી દિશામાં સરખું હોય તેવા સ્ત્રોતો કહેવાય છે લેમ્બર્ટિયન (લેમ્બર્ટના કાયદાને આધીન) અથવા કોસાઇન (આવા સ્ત્રોતના સપાટી તત્વ દ્વારા મોકલવામાં આવેલ પ્રવાહ પ્રમાણસર છે). માત્ર એક સંપૂર્ણ કાળી શરીર જ લેમ્બર્ટના કાયદાનું સખતપણે પાલન કરે છે.

તેજનું એકમ કેન્ડેલા પ્રતિ ચોરસ મીટર (cd/m2) છે.

રોશની ઇ- આ સપાટીના વિસ્તાર અને સપાટી પરના તેજસ્વી પ્રવાહની ઘટનાના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય:

. (3.12)

પ્રકાશ એકમ - વૈભવી (lx): 1 lx - 1 m2 પર સપાટીની રોશની કે જેમાં 1 lm નો તેજસ્વી પ્રવાહ પડે છે (1 lm = 1 lx/m2).

વર્ક ઓર્ડર

ચોખા. 3.2.

કાર્ય 1. લેસર પ્રકાશની તીવ્રતા નક્કી કરવી.

ડિવર્જિંગ લેસર બીમના વ્યાસને તેના બે વિભાગોમાં માપવાથી, અંતરથી અલગ કરીને, અમે નાના બીમના વિચલન કોણ અને ઘન કોણ શોધી શકીએ છીએ જેમાં રેડિયેશન ફેલાય છે (ફિગ. 3.2):

, (3.13)

મીણબત્તીઓમાં તેજસ્વી તીવ્રતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

, (3.15)

જ્યાં - સતત, રેડિયેશન પાવર ન્યૂનતમ પર સેટ કરવામાં આવે છે - સમાન (લેસર વર્તમાન ગોઠવણ નોબ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં ફેરવાય છે), - દૃશ્યતા કાર્ય, વિવિધ તરંગલંબાઇના રેડિયેશન પ્રત્યે માનવ આંખની સંવેદનશીલતા દ્વારા નિર્ધારિત. મહત્તમ મૂલ્ય પર પહોંચી ગયું છે . સંકુલ તરંગલંબાઇ સાથે લેસર રેડિયેશનનો ઉપયોગ કરે છે . આ કિસ્સામાં.

પ્રયોગ

1. ઓપ્ટિકલ બેન્ચ પર મોડ્યુલ 2 ઇન્સ્ટોલ કરો અને પૃષ્ઠ પર વર્ણવેલ પદ્ધતિ અનુસાર ઇન્સ્ટોલેશનને સમાયોજિત કરો. ઇન્સ્ટોલેશન એડજસ્ટ થયેલ છે તેની ખાતરી કર્યા પછી, મોડ્યુલ 2 દૂર કરો.

2. લેન્સના જોડાણને ઉત્સર્જક (ઓબ્જેક્ટ 42) પર મૂકો. કન્ડેન્સર લેન્સ (મોડ્યુલ 5) બેન્ચના અંતમાં એમીટરની સામે સ્ક્રીન સાથે ઇન્સ્ટોલ કરો. તેના રેટર્સના જોખમોના સંકલનને ઠીક કરો. કન્ડેન્સર સ્ક્રીનનો ઉપયોગ કરીને, લેસર બીમનો વ્યાસ નક્કી કરો.

3. કન્ડેન્સરને લેસર 50 - 100 મીમી પર ખસેડો. ચિહ્નના સંકલનને ઠીક કરો અને તે મુજબ, કન્ડેન્સર સ્ક્રીનનો ઉપયોગ કરીને બીમનો વ્યાસ નક્કી કરો.

4. ફોર્મ્યુલા (3.13) નો ઉપયોગ કરીને બીમ ડાયવર્જન્સના રેખીય કોણની ગણતરી કરો. ફોર્મ્યુલા (3.14) નો ઉપયોગ કરીને બીમ ડાયવર્જન્સના નક્કર કોણ અને ફોર્મ્યુલા (3.15) નો ઉપયોગ કરીને તેજસ્વી તીવ્રતાની ગણતરી કરો. પ્રમાણભૂત ભૂલ અંદાજ બનાવો.

5. કન્ડેન્સરની અન્ય સ્થિતિઓ સાથે વધુ 4 વખત પ્રયોગ કરો.

6. કોષ્ટકોમાં માપન પરિણામો દાખલ કરો:

કાર્ય 2. ગોળાકાર તરંગમાં તીવ્રતા

લેસર રેડિયેશન બીમ એકત્રિત લેન્સ દ્વારા ગોળાકાર તરંગમાં રૂપાંતરિત થાય છે, પ્રથમ ફોકસમાં ફેરવાય છે, અને ફોકસ પછી - અલગ પડે છે. સંકલન સાથે તીવ્રતામાં ફેરફારની પ્રકૃતિને ટ્રેસ કરવી જરૂરી છે - . વોલ્ટમીટર રીડિંગ્સનો ઉપયોગ નિરપેક્ષ મૂલ્યોમાં રૂપાંતર કર્યા વિના મૂલ્યો તરીકે થાય છે.

પ્રયોગ

1. એમિટરમાંથી વિસારક લેન્સ જોડાણ દૂર કરો. ફ્રી બેન્ચના અંતે, માઇક્રોપ્રોજેક્ટર (મોડ્યુલ 2) ઇન્સ્ટોલ કરો અને તેની સામે બંધ કરો, કન્ડેન્સર લેન્સ (મોડ્યુલ 5). ખાતરી કરો કે મોડ્યુલ 5 ને મોડ્યુલ 2 થી દૂર ખસેડતી વખતે, ઇન્સ્ટોલેશન સ્ક્રીન પરના સ્પોટનું કદ અને સ્પોટની મધ્યમાં રેડિયેશનની તીવ્રતા બદલાય છે. કન્ડેન્સરને તેની મૂળ સ્થિતિ પર પાછા ફરો.

2. ફોટોસેન્સર મૂકો - ઑબ્જેક્ટ 38 - માઇક્રોપ્રોજેક્ટરના ઑબ્જેક્ટ પ્લેનમાં, ફોટોસેન્સરને મલ્ટિમીટર સાથે કનેક્ટ કરો, મલ્ટિમીટરને સતત વોલ્ટેજ માપન મોડ પર સેટ કરો (માપન શ્રેણી - 1 V સુધી) અને વોલ્ટેજની અવલંબન દૂર કરો. મોડ્યુલ 5 ના કોઓર્ડિનેટ પર 10 મીમીના પગલા સાથે વોલ્ટમીટર, મોડ્યુલ 2 ના જોખમોના બિંદુ સંદર્ભ સંકલન તરીકે લે છે. 20 માપો કરો.

4. મુખ્ય ફોટોમેટ્રિક જથ્થાઓ (ઊર્જા અને પ્રકાશ) જે માપનના એકમો દર્શાવે છે તેની વ્યાખ્યા આપો.

5. SI માં પ્રકાશનું મૂળભૂત એકમ શું છે? તે કેવી રીતે નક્કી થાય છે?

6. રેડિયેશન ફ્લક્સ અને લ્યુમિનસ ફ્લક્સ કેવી રીતે સંબંધિત છે?

7. કયા પ્રકાશ સ્ત્રોતને આઇસોટ્રોપિક કહેવામાં આવે છે? આઇસોટ્રોપિક સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા અને તેજસ્વી પ્રવાહ કેવી રીતે સંબંધિત છે? શા માટે?

8. પ્રકાશ સ્ત્રોતને લેમ્બર્ટિયન ક્યારે કહેવાય છે? કડક લેમ્બર્ટિયન સ્ત્રોતનું ઉદાહરણ આપો.

9. આઇસોટ્રોપિક બિંદુ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ તરંગની તીવ્રતા સ્ત્રોતના અંતર પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે? શા માટે?

લેબોરેટરી વર્ક નંબર 4

રેડિયેશનની ઉર્જા અને રેડિયેશન રીસીવર પર તેની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, જેમાં ફોટોઈલેક્ટ્રીક ઉપકરણો, થર્મલ અને ફોટોકેમિકલ રીસીવરો તેમજ આંખ, ઉર્જા અને પ્રકાશ જથ્થાનો સમાવેશ થાય છે.

ઉર્જાનો જથ્થો સમગ્ર ઓપ્ટિકલ શ્રેણી સાથે સંબંધિત ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનની લાક્ષણિકતાઓ છે.

લાંબા સમય સુધી, આંખ ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનનો એકમાત્ર રીસીવર હતી. તેથી, ઐતિહાસિક રીતે તે વિકસિત થયું છે કે કિરણોત્સર્ગના દૃશ્યમાન ભાગના ગુણાત્મક અને જથ્થાત્મક મૂલ્યાંકન માટે, પ્રકાશ (ફોટોમેટ્રિક) જથ્થાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે અનુરૂપ ઊર્જા જથ્થાના પ્રમાણસર હોય છે.

સમગ્ર ઓપ્ટિકલ શ્રેણીને લગતા રેડિયેશન ફ્લક્સનો ખ્યાલ ઉપર આપવામાં આવ્યો હતો. પ્રકાશ જથ્થાની સિસ્ટમમાં રેડિયેશન ફ્લક્સને અનુરૂપ જથ્થો,

તેજસ્વી પ્રવાહ Ф છે, એટલે કે પ્રમાણભૂત ફોટોમેટ્રિક નિરીક્ષક દ્વારા અંદાજિત રેડિયેશન પાવર.

ચાલો પ્રકાશ જથ્થાઓ અને તેમના એકમોને ધ્યાનમાં લઈએ, અને પછી આ જથ્થાઓ અને ઊર્જા રાશિઓ વચ્ચેનું જોડાણ શોધીએ.

દૃશ્યમાન કિરણોત્સર્ગના બે સ્ત્રોતોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, સમાન સપાટીની દિશામાં તેમની ગ્લોની તુલના કરવામાં આવે છે. જો એક સ્ત્રોતની ગ્લોને એકતા તરીકે લેવામાં આવે છે, તો પછી બીજા સ્ત્રોતની ગ્લોને પહેલા સાથે સરખાવીને આપણે લ્યુમિનસ ઇન્ટેન્સિટી નામનું મૂલ્ય મેળવીએ છીએ.

ઈન્ટરનેશનલ સિસ્ટમ ઓફ યુનિટ્સ એસઆઈમાં, તેજસ્વી તીવ્રતાનું એકમ કેન્ડેલા છે, જેની વ્યાખ્યા XVI જનરલ કોન્ફરન્સ (1979) દ્વારા મંજૂર કરવામાં આવી હતી.

કેન્ડેલા એ હર્ટ્ઝની આવર્તન સાથે મોનોક્રોમેટિક રેડિયેશન ઉત્સર્જિત કરતા સ્ત્રોતની આપેલ દિશામાં તેજસ્વી તીવ્રતા છે, જે આ દિશામાં ઊર્જાસભર તેજસ્વી તીવ્રતા છે.

તેજસ્વી તીવ્રતા, અથવા તેજસ્વી પ્રવાહની કોણીય ઘનતા,

ઘન કોણની અંદર ચોક્કસ દિશામાં તેજસ્વી પ્રવાહ ક્યાં છે

ઘન કોણ એ મનસ્વી શંક્વાકાર સપાટી દ્વારા મર્યાદિત જગ્યાનો એક ભાગ છે. જો આપણે આ સપાટીની ઉપરના ગોળાને કેન્દ્રમાંથી વર્ણવીએ છીએ, તો શંકુ આકારની સપાટી (ફિગ. 85) દ્વારા કાપવામાં આવેલા ગોળાના વિભાગનું ક્ષેત્રફળ ગોળાની ત્રિજ્યાના ચોરસના પ્રમાણસર હશે:

પ્રમાણસરતા ગુણાંક એ ઘન કોણનું મૂલ્ય છે.

ઘન કોણનું એકમ સ્ટેરેડિયન છે, જે ગોળાના કેન્દ્રમાં તેના શિરોબિંદુ સાથે ઘન કોણ સમાન છે, જે ગોળાની સપાટી પર ચોરસના ક્ષેત્રફળની બરાબર બાજુવાળા વિસ્તારને કાપીને ગોળાની ત્રિજ્યા. સંપૂર્ણ ગોળા ઘન કોણ બનાવે છે

ચોખા. 85. ઘન કોણ

ચોખા. 86. ઘન કોણમાં રેડિયેશન

જો કિરણોત્સર્ગ સ્ત્રોત જમણા ગોળાકાર શંકુના શિરોબિંદુ પર સ્થિત છે, તો અવકાશમાં ફાળવવામાં આવેલ ઘન કોણ આ શંકુ આકારની સપાટીની આંતરિક પોલાણ દ્વારા મર્યાદિત છે. ધરી અને શંક્વાકાર સપાટીના જનરેટ્રિક્સ વચ્ચેના સમતલ કોણનું મૂલ્ય જાણીને, આપણે અનુરૂપ ઘન કોણ નક્કી કરી શકીએ છીએ.

ચાલો ઘન કોણમાં એક અનંત કોણ પસંદ કરીએ જે ગોળાના અનંત સાંકડા વલયાકાર વિભાગને કાપી નાખે છે (ફિગ. 86). આ કેસ સૌથી સામાન્ય અક્ષીય સપ્રમાણ તેજસ્વી તીવ્રતા વિતરણનો સંદર્ભ આપે છે.

વલયાકાર વિભાગનો વિસ્તાર એ છે જ્યાં શંકુની ધરીથી સાંકડી રિંગની પહોળાઈ સુધીનું અંતર

ફિગ અનુસાર. ગોળાની ત્રિજ્યા ક્યાં છે.

તેથી જ્યાં

સમતલ કોણને અનુરૂપ નક્કર કોણ

ગોળાર્ધ માટે, ગોળા માટે ઘન કોણ છે -

સૂત્ર (160) થી તે તેજસ્વી પ્રવાહને અનુસરે છે

જો એક દિશામાંથી બીજી દિશામાં જતી વખતે પ્રકાશની તીવ્રતા બદલાતી નથી, તો

ખરેખર, જો તેજસ્વી તીવ્રતા સાથેનો પ્રકાશ સ્ત્રોત ઘન કોણના શિરોબિંદુ પર મૂકવામાં આવે છે, તો તે જ તેજસ્વી પ્રવાહ શંક્વાકાર સપાટી દ્વારા મર્યાદિત કોઈપણ વિસ્તારોમાં આવે છે જે અવકાશમાં આ ઘન કોણને અલગ પાડે છે ઘન કોણના શિરોબિંદુ પર કેન્દ્ર સાથે કેન્દ્રિત ગોળાઓના વિભાગો. પછી, અનુભવ બતાવે છે તેમ, આ વિસ્તારોની રોશનીનું પ્રમાણ આ ક્ષેત્રોના ત્રિજ્યાના ચોરસના વિપરિત પ્રમાણસર અને વિસ્તારોના કદના સીધા પ્રમાણમાં છે.

આમ, નીચેની સમાનતા ધરાવે છે: એટલે કે, સૂત્ર (165).

ફોર્મ્યુલા (165) માટે આપેલ વાજબીપણું માત્ર ત્યારે જ માન્ય છે જ્યારે પ્રકાશ સ્ત્રોત અને પ્રકાશિત વિસ્તાર વચ્ચેનું અંતર સ્ત્રોતના કદની તુલનામાં પૂરતું મોટું હોય અને જ્યારે સ્ત્રોત અને પ્રકાશિત વિસ્તાર વચ્ચેનું માધ્યમ શોષતું ન હોય અથવા પ્રકાશ ઊર્જા ફેલાવો.

લ્યુમિનસ ફ્લક્સનું એકમ લ્યુમેન (lm) છે, જે ઘન કોણની અંદરનો પ્રવાહ છે જ્યારે ઘન કોણના શિરોબિંદુ પર સ્થિત સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા બરાબર હોય છે.

ઘટના કિરણો માટે સામાન્ય વિસ્તારની રોશની એ ઇલ્યુમિનેન્સ E નામના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

ફોર્મ્યુલા (166), તેમજ ફોર્મ્યુલા (165), એ શરત હેઠળ થાય છે કે આપેલ નક્કર ખૂણામાં એક દિશામાંથી બીજી દિશામાં ખસેડતી વખતે પ્રકાશની તીવ્રતા I બદલાતી નથી. નહિંતર, આ ફોર્મ્યુલા ફક્ત અનંત વિસ્તાર માટે જ માન્ય રહેશે

જો ઘટના કિરણો સામાન્યથી પ્રકાશિત વિસ્તાર સાથે ખૂણા બનાવે છે, તો સૂત્રો (166) અને (167) બદલાશે, કારણ કે પ્રકાશિત વિસ્તાર વધશે. પરિણામે આપણને મળે છે:

જ્યારે સાઇટ ઘણા સ્રોતો દ્વારા પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે તેની રોશની

જ્યાં કિરણોત્સર્ગ સ્ત્રોતોની સંખ્યા, એટલે કે કુલ રોશની દરેક સ્ત્રોતમાંથી સાઇટ દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલ પ્રકાશના સરવાળા જેટલી હોય છે.

પ્રકાશનું એકમ તે સ્થળની રોશની તરીકે લેવામાં આવે છે જ્યારે તેના પર એક તેજસ્વી પ્રવાહ પડે છે (તે સ્થળ ઘટના કિરણો માટે સામાન્ય છે). આ એકમને લક્ઝરી કહેવામાં આવે છે

જો રેડિયેશન સ્ત્રોતના પરિમાણોને અવગણી શકાય નહીં, તો પછી સંખ્યાબંધ સમસ્યાઓ હલ કરવા માટે તેની સપાટી પર આ સ્ત્રોતના પ્રકાશ પ્રવાહનું વિતરણ જાણવું જરૂરી છે. સપાટીના તત્વમાંથી આ તત્વના ક્ષેત્રફળમાં નીકળતા તેજસ્વી પ્રવાહના ગુણોત્તરને લ્યુમિનોસિટી કહેવામાં આવે છે અને લ્યુમિનોસિટી પ્રતિ ચોરસ મીટરમાં માપવામાં આવે છે તે પ્રતિબિંબિત લ્યુમિનસ ફ્લક્સના વિતરણને પણ દર્શાવે છે.

આમ, તેજ

સ્ત્રોતની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ક્યાં છે.

આ દિશામાં લંબરૂપ સમતલ પર તેજસ્વી સપાટીના પ્રક્ષેપણના ક્ષેત્ર સાથે આપેલ દિશામાં પ્રકાશની તીવ્રતાના ગુણોત્તરને તેજ કહેવામાં આવે છે.

તેથી, તેજ

સામાન્યથી સાઈટ અને પ્રકાશની તીવ્રતાની દિશા વચ્ચેનો ખૂણો ક્યાં છે

મૂલ્યની અવેજીમાં [જુઓ. સૂત્ર (160 ટકા), અમે તે તેજ મેળવીએ છીએ

સૂત્ર (173) પરથી તે અનુસરે છે કે તેજ એ વિસ્તારના ઘન કોણના સંદર્ભમાં પ્રવાહનું બીજું વ્યુત્પન્ન છે.

તેજનું એકમ કેન્ડેલા પ્રતિ ચોરસ મીટર છે

ઘટના કિરણોત્સર્ગની પ્રકાશ ઊર્જાની સપાટીની ઘનતાને એક્સપોઝર કહેવામાં આવે છે:

સામાન્ય રીતે, ફોર્મ્યુલા (174) માં સમાવિષ્ટ રોશની સમય જતાં બદલાઈ શકે છે

એક્સપોઝર ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ ધરાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે ફોટોગ્રાફીમાં અને લક્સ-સેકન્ડમાં માપવામાં આવે છે

સૂત્રો (160)-(174) નો ઉપયોગ પ્રકાશ અને ઉર્જા બંને જથ્થાની ગણતરી કરવા માટે થાય છે, પ્રથમ, મોનોક્રોમેટિક રેડિયેશન માટે, એટલે કે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ સાથેના કિરણોત્સર્ગ માટે, અને બીજું, કિરણોત્સર્ગના વર્ણપટના વિતરણને ધ્યાનમાં લેવાની ગેરહાજરીમાં, જે સામાન્ય રીતે દ્રશ્ય ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં થાય છે.

રેડિયેશનની સ્પેક્ટ્રલ રચના - પસંદગીયુક્ત રેડિયેશન રીસીવરોનો ઉપયોગ કરતી વખતે ઊર્જાના જથ્થાની ગણતરી કરવા માટે તરંગલંબાઇ પર રેડિયેશન પાવરનું વિતરણ ખૂબ મહત્વનું છે. આ ગણતરીઓ માટે, સ્પેક્ટ્રલ રેડિયેશન ફ્લક્સ ડેન્સિટીનો ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો [જુઓ સૂત્રો (157)-(159)].

તરંગલંબાઇની મર્યાદિત શ્રેણીમાં, અમારી પાસે અનુક્રમે છે:

સૂત્રો દ્વારા નિર્ધારિત ઊર્જાની માત્રા સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન ભાગ પર પણ લાગુ પડે છે.

મુખ્ય ફોટોમેટ્રિક અને ઊર્જા જથ્થાઓ, તેમના વ્યાખ્યાયિત સૂત્રો અને SI એકમો કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે. 5.

કિરણોત્સર્ગની માત્રા નક્કી કરવા માટે, જથ્થાની એકદમ વિશાળ શ્રેણીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેને શરતી રીતે એકમોની બે સિસ્ટમોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઊર્જા અને પ્રકાશ. આ કિસ્સામાં, ઉર્જાના જથ્થાઓ સ્પેક્ટ્રમના સમગ્ર ઓપ્ટિકલ ક્ષેત્ર સાથે સંબંધિત કિરણોત્સર્ગને લાક્ષણિકતા આપે છે, અને પ્રકાશની માત્રા દૃશ્યમાન કિરણોત્સર્ગને દર્શાવે છે. ઊર્જાની માત્રા અનુરૂપ લાઇટિંગ જથ્થાના પ્રમાણસર છે.

Fe નું મૂલ્ય વોટ્સ (W) માં દર્શાવવામાં આવે છે. - ઊર્જા એકમ

મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, કિરણોત્સર્ગના જનરેશનની ક્વોન્ટમ પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી અને તેને સતત ગણવામાં આવે છે.

કિરણોત્સર્ગની ગુણાત્મક લાક્ષણિકતા એ સ્પેક્ટ્રમ પર રેડિયેશન ફ્લક્સનું વિતરણ છે.

સતત સ્પેક્ટ્રમ ધરાવતા રેડિયેશન માટે, ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો છે સ્પેક્ટ્રલ રેડિયેશન ફ્લક્સ ડેન્સિટી (j l)– સ્પેક્ટ્રમના ચોક્કસ સાંકડા વિભાગ પર પડતા રેડિયેશન પાવરનો ગુણોત્તર અને આ વિભાગની પહોળાઈ (ફિગ. 2.2). સાંકડી સ્પેક્ટ્રલ શ્રેણી માટે ડીએલરેડિયેશન ફ્લક્સ બરાબર છે dФ એલ.ઓર્ડિનેટ અક્ષ રેડિયેશન ફ્લક્સની વર્ણપટની ઘનતા દર્શાવે છે j l = dФ l / dl,તેથી, પ્રવાહ ગ્રાફના પ્રાથમિક વિભાગના ક્ષેત્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, એટલે કે.

હેઠળ તેજસ્વી પ્રવાહ F, સામાન્ય રીતે, માનવ આંખ પર તેની અસર દ્વારા મૂલ્યાંકન કરાયેલ રેડિયેશન શક્તિને સમજો. તેજસ્વી પ્રવાહ માટે માપનનું એકમ છે લ્યુમેન (એલએમ). - લાઇટિંગ યુનિટ

આંખ પર પ્રકાશ પ્રવાહની ક્રિયાને કારણે તે ચોક્કસ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે. પ્રકાશ પ્રવાહની ક્રિયાના સ્તરના આધારે, આંખના એક અથવા બીજા પ્રકારના પ્રકાશ-સંવેદનશીલ રીસેપ્ટર્સ, જેને સળિયા અથવા શંકુ કહેવાય છે, કામ કરે છે. ઓછા પ્રકાશની સ્થિતિમાં (ઉદાહરણ તરીકે, ચંદ્રના પ્રકાશ હેઠળ), આંખ સળિયાનો ઉપયોગ કરીને આસપાસની વસ્તુઓ જુએ છે. ઉચ્ચ પ્રકાશ સ્તરે, દિવસના દ્રષ્ટિનું ઉપકરણ, જેના માટે શંકુ જવાબદાર છે, કામ કરવાનું શરૂ કરે છે.

વધુમાં, શંકુ, તેમના પ્રકાશ-સંવેદનશીલ પદાર્થના આધારે, સ્પેક્ટ્રમના વિવિધ પ્રદેશોમાં વિવિધ સંવેદનશીલતા સાથે ત્રણ જૂથોમાં વહેંચાયેલા છે.

તેથી, સળિયાથી વિપરીત, તેઓ માત્ર પ્રકાશ પ્રવાહ પર જ નહીં, પણ તેની સ્પેક્ટ્રલ રચના પર પણ પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ સંદર્ભે એમ કહી શકાય કે.

પ્રકાશ અસર દ્વિ-પરિમાણીય છે પ્રકાશના સ્તર સાથે સંકળાયેલ આંખની પ્રતિક્રિયાની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા કહેવામાં આવે છેહળવાશ શંકુના ત્રણ જૂથોની પ્રતિક્રિયાના વિવિધ સ્તરો સાથે સંકળાયેલ ગુણાત્મક લાક્ષણિકતાને કહેવામાં આવે છે.

રંગીનતાતેજસ્વી તીવ્રતા (I). લાઇટિંગ એન્જિનિયરિંગમાં, આ મૂલ્ય તરીકે લેવામાં આવે છેમુખ્ય . આ પસંદગીનો સૈદ્ધાંતિક રીતે કોઈ આધાર નથી, પરંતુ સગવડતાના કારણોસર કરવામાં આવ્યો છે

પ્રકાશની તીવ્રતા અંતર પર આધારિત નથી.

તેજસ્વી તીવ્રતાનો ખ્યાલ ફક્ત બિંદુ સ્ત્રોતો પર જ લાગુ પડે છે, એટલે કે. એવા સ્ત્રોતો કે જેના પરિમાણો તેમનાથી પ્રકાશિત સપાટીના અંતરની તુલનામાં નાના હોય છે. ડબલ્યુચોક્કસ દિશામાં બિંદુ સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા એકમ ઘન કોણ દીઠ છે તેજસ્વી પ્રવાહએફ

, આપેલ દિશામાં આ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત:

I = Ф / Ωઉર્જા તેજસ્વી તીવ્રતા વોટ્સ પ્રતિ સ્ટેરેડિયનમાં દર્શાવવામાં આવે છે ().

મંગળ/બુધ માટેલાઇટિંગ એન્જિનિયરિંગ candelaતેજસ્વી તીવ્રતાનું એકમ અપનાવ્યું

(cd) એ બિંદુ સ્ત્રોતની તેજસ્વી તીવ્રતા છે જે 1 lm ના તેજસ્વી પ્રવાહને બહાર કાઢે છે, જે 1 સ્ટેરેડિયન (sr) ના ઘન કોણમાં સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે.

ઘન કોણ એ શંક્વાકાર સપાટી અને બંધ વક્ર સમોચ્ચ દ્વારા બંધાયેલ જગ્યાનો એક ભાગ છે જે કોણના શિરોબિંદુમાંથી પસાર થતો નથી (ફિગ. 2.3). જ્યારે શંક્વાકાર સપાટીને સંકુચિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગોળાકાર વિસ્તાર o ના પરિમાણો અનંત બની જાય છે. આ કિસ્સામાં ઘન કોણ પણ અનંત બની જાય છે:

આકૃતિ 2.3 - ખ્યાલ "નક્કર કોણ" ની વ્યાખ્યા તરફરોશની (ઇ). ઊર્જાસભર રોશની હેઠળઇ ઉહ રેડિયેશન ફ્લક્સને સમજોવિસ્તારનું એકમ પ્રકાશિત સપાટી:

પ્ર વિકિરણ તેમાં વ્યક્ત થાય છે

W/m2. ઇતેજસ્વી પ્રવાહ ઘનતા દ્વારા વ્યક્ત એફતેના દ્વારા પ્રકાશિત સપાટી પર (ફિગ. 2.4):

તેજસ્વી પ્રકાશનું એકમ લેવામાં આવે છે વૈભવી, એટલે કે 1 એમ 2 વિસ્તાર પર સમાનરૂપે વિતરિત 1 એલએમનો તેજસ્વી પ્રવાહ પ્રાપ્ત કરતી સપાટીની રોશની.

લાઇટિંગ એન્જિનિયરિંગમાં વપરાતા અન્ય જથ્થાઓમાં, મહત્વપૂર્ણ છે ઊર્જારેડિયેશન અમેઅથવા પ્રકાશ ઊર્જા ડબલ્યુ, તેમજ ઊર્જા નેઅથવા પ્રકાશ એનપ્રદર્શન

We અને W ના મૂલ્યો અભિવ્યક્તિઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

અનુક્રમે રેડિયેશન ફ્લક્સ અને લાઇટ ફ્લક્સમાં ફેરફારના કાર્યો ક્યાં છે. આપણને જ્યુલ્સ અથવા ડબલ્યુ s, a માં માપવામાં આવે છે ડબલ્યુ - lm s માં.

હેઠળ ઊર્જા H e અથવા પ્રકાશ એક્સપોઝરસપાટી કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા ઘનતા સમજો અમે અથવા પ્રકાશ ઊર્જા ડબલ્યુઅનુક્રમે પ્રકાશિત સપાટી પર.

એટલે કે પ્રકાશ એક્સપોઝર એચઆ રોશનીનું ઉત્પાદન છે ઇ, એક સમય માટે, રેડિયેશન સ્ત્રોત દ્વારા બનાવવામાં આવેલ tઆ રેડિયેશનની અસરો.