Оптика пәнінен дәрістік конспектлер

Сәулелік энергия ағынының көзге әсер етіп, көру сезімін оятатын бөлігі жарық ағыны (Ф) деп аталады. Электромагниттік толқындардың барлығы көзге әсер етіп, көру сезімін оята бермейді, тек толқын ұзындықтары шамамен, 0,4 мкм-ден 0,76 мкм-ге дейінгі түсті сәулелер ғана көру сезімін оятады.

Жарық ағыны көріну функциясы мен сәулелік энергия ағынының көбейтіндісіне тең болады. Егер λ-ға таяу енділігі dλ спектр бөлігіне келетін сәулелік энергия ағыны dФ_эλ болса, спектрдің сол бөлігіне тән жарық ағыны dФ_λ былай өрнектеледі: (1.1)

Сонда көрінетін спектрге келетін толық жарық ағыны мынаған тең: (1.2)

мұндағы λ₁ , λ₂ – спектрдің екі шетіне тән толқын ұзындықтары.

2. Жарық күші. Егер нүктелік жарық көзінен шыққан жарық барлық жаққа бірдей таралып, толық денелік бұрыш (4π стередиан) қамтитын барлық жарық ағыны Ф болса, онда 1 стередианған тең денелік бұрышқа келетін жарық ағыны, яғни жарық күші мынаған тең:

(1.3)

Практикада кездесетін жарық көздерінен шығатын жарық ағыны барлық жаққа бірдей таралмайды. Сондықтан мұндай жағдайларда (1.3) өрнек тек орташа жарық күшін көрсетеді де I_Ω - орташа сфералық жарық күші деп аталады. Берілген бір бағыттағы шын жарық күшін табу үшін осы бағыт бойынша элементар денелік бұрыш алынып, сол денелік бұрышқа келетін жарық ағыны өлшенеді. Сонда осы бағыттағы жарық күші былай өрнектеледі: (1.4)

Егер жарық ағыны барлық жаққа бірдей таралатын болса, жарық көзінен шығатын толық жарық ағыны (1.3) формулаға сәйкес мынаған тең: (1.5)

Берілген жарық көзінен шығатын жарық ағынын оптикалық система көмегімен бір бағытта шоғырландыруға болады. Онда сол бағытта жарық күші артады, оның есесіне басқа бағытта жарық күші кемиді.

мұндағы dФ – дененің бетіне түскен жарық ағыны.

Мысалы, жарық түскен беттің нүктедей жарық көзінен қашықтығы r болып, сол бетке жүргізілген нормаль мен сәулелер арасындағы бұрыш φ болсын. Сонда бұл бетке түсетін жарық ағыны мынаған тең

Денелік бұрыш мынаған тең:

Олай болса жарық ағыны мынаған тең болады:

Жарық ағынының осы мәнін (1.6) теңдіктегі орнына қойсақ, мынау шығады:

Сөйтіп, беттің жарықталынуы жарық күшіне, түсу бұрышының косинусына тура пропорционал, жарық көзінен бетке дейінгі ара қашықтық квадратына кері пропорционал. Жарықталынудың бұл заңы тек жарық көзінің өлшемдері жарық түсетін беттің өлшемдеріне қарағанда өте кішкене, яғни жарық көзі нүктелік болғанда ғана орындалады.

4. Жарқырау. Практикада кездесетін жарық көздері аумақты болады. Осындай жарық көзінің dS бетінің бір жағына, яғни 2π – ға тең денелік бұрыш ішінде таралған жарық ағынының сол dS бетіне қатынасы, яғни жарық көзі бетінің әрбір аудан бірлігінен шығатын жарық ағыны жарқырау деп аталады: (1.8)

мұндағы dФ - беттен шығатын жарық ағыны.

Жарқырау мен жарықталыну өрнектері бір біріне ұқсас. Бірақ жарқырау өрнегінде dФ - қарастырып отырған жарқырауық беттен шығатын жарық ағынын, ал жарықталыну өрнегінде жарықталынатын бетке түсетін жарық ағынын көрсетеді.

Дербес жарық көзі емес денелердің жарқырауы оның жарықталынуына тура пропорционал, яғни: (1.9)