Лекция 5. Проведение измерений в фотометрии

1.1. Интегральные характеристики материалов

1.2. Спектральные измерения

1.3. Погрешности спектральных измерений

1.4. Энергетические измерения

1.5. Измерения оптическими приборами. Общие положения

 

Другим направлением спектральных исследований, связанным с развитием радиотехники, стала обработка и анализ первоначально звуковых, а потом и любых произвольных сигналов. Ниже (рис.5.1) приведены различные типы спектров

Рис. 5.1. Типы спектров

Здесь показаны два представления оптического спектра: сверху «естественное» (видимое в спектроскопе), снизу — как зависимость интенсивности от длины волны показан комбинированный спектр излучения Солнца. При этом отмечены линии поглощения бальмеровской серии водорода.

 

Электронная спектроскопия является очень чувствительным и удобным методом для определения спектров поглощения, пропускания или отражения, изучения кинетики реакции, сопровождающейся спектральными изменениями.

Колебательная спектроскопия — раздел молекулярной спектроскопии, изучающий спектры поглощения и отражения, обусловленные квантовыми переходами между колебательными уровнями энергии молекул

Инфракрасные спектры делятся по диапазону: ближний(от 4500 см-1 до 40000 см-1), средний (400 - 4500 см-1) и дальний (10 - 400 см-1).

Атомно-эмиссионная спектроскопия (спектрометрия), АЭС или атомно-эмиссионный спектральный анализ — совокупность методов элементного анализа, основанных на изучении спектров испускания свободных атомов и ионов в газовой фазе.

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанный на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц

Оптико - электронные методы позволяют измерять температуру объекта путем анализа параметров потока теплового излучения от него.

Особенности методов пирометрии и выполнение оценки их погрешностей основано на применении формулы Вина

Рис. 5.2. Погрешность аппроксимации закона Планка формулой Вина

 

а	б
Рисунок 2. Деталировка диаграммы углового распределения силы света - а) и пример измерения диаграмм в нескольких плоскостях – б)

Рис.5.3. Деталировка углового распределения силы света

 

 

Рисунок 3. Диаграмма пространственного распределения силы света в полярных координатах

 

Рис. 5.4. Диаграмма пространственного распределения силы света

 

Фотометрия — общая для всех разделов прикладной оптики научная дисциплина, на основании которой производятся количественные измерения энергетических характеристик поля излучения. Фотометрия - совокупность методов измерения энергетических характеристик электромагнитного излучения и световых величин: освещенности, силы света, светового потока, яркости и др.

Теория светового поля. Исходной энергетической характеристикой поля излучения является «спектральная плотность энергетической яркости» B(λ)= d(E) / [d(λ) ×;d(t) ×;dS ×;d(ω)]. Она обозначает долю энергии излучения, лежащую в единичном интервале длин волн, проходящей за единицу времени через перпендикулярную распространению излучения площадку единичной площади и распространяющуюся в пределах единичного телесного угла.

Фотометрические оптические приборы - это класс оптики для изменения световых потоков и величин, непосредственно связанных со световыми потоками: освещенности, яркости, светимости и силы света.

Спектральные оптические приборы - огромный класс оптической техники, для которого общим является разложение электромагнитного излучения в спектр по длинам волн.

Интерферометрами называют приборы, в которых основной измеряемой характеристикой является не амплитуда световой волны и связанная с ней энергия, а фаза электромагнитного колебания.

В поляриметрах используется такое волновое свойство света, как поляризация, т. е. определенная ориентация колебаний электромагнитной волны относительно направления распространения.

Рефрактометры - приборы для измерения показателя преломления твердых тел, жидкостей и газов.

Гониометры - приборы для угловых измерений - в большинстве своем представляют собой зрительные трубы или лазеры, оптическая ось которых снабжена отсчетным угловым лимбом

Измерительные микроскопы представляют собой приборы для увеличения видимых размеров (или углов наблюдения) различных объектов и измерения размеров увеличенных деталей.

Измерители освещенности - люксметры - являются наиболее массовыми оптическими приборами, используемыми на практике. Именно этими приборами контролируется уровень освещенности