.
Меню сайта
|
Мог ли сжечь корабли Архимед?Мог ли сжечь корабли Архимед?Многие тысячи лет назад люди мечтали передавать энергию света на большие расстояния. Из глубины веков дошла до нас легенда о том, как Архимед с помощью зеркал сжег вражеский флот, стоящий на якорях около города Сиракузы. Идею «луча смерти» использовали и современные писатели. В романе Герберта Уэллса линкоры боровшихся сними англичан. В романе А. Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» так же уничтожается вражеский флот. Но передача световой энергии на расстояние гораздо важнее для человечества в мирной жизни. Светом можно было бы резать алмазы и тугоплавкие металлы. В определенных условиях могут оказаться незаменимыми оптический телефон, оптический локатор, оптический микрофон. В большинстве приборов оптической связи важно создать наибольшую освещенность на возможно большем расстоянии. Освещенность поверхности — это поток лучистой энергии, падающий за секунду на единицу площади освещаемой поверхности. Получить большую освещенность на очень далеком предмете — это значит создать на нем высокую концентрацию энергии. Для этого необходим источник света высокой яркости. Понятие яркости самое сложное и самое важное в фотометрии. Рассмотрим две плоские площадки S1 и S2, расположенные перпендикулярно оси О-О (рис. 15). За площадкой S1 поместим светящийся плоский источник Q. Световые лучи проходят одновременно через площадки S1 и S2. Объем однородной среды, заполненный световой энергией, ограничен линейчатой поверхностью, т. е. поверхностью, образованной движением прямой линии и этими площадками. Расстояние между S1 и S2 равно l. Поток лучистой энергии, проходящий от площадки S1 к площадке S2, пропорционален произведению площадей обеих площадок и обратно пропорционален квадрату расстояния l. В самом деле, если S2 удалить от S1 на расстояние в k раз большее, чем l, то от площадки S1 на площадку S2 будет падать поток энергии в k2 меньший. Таким образом, поток энергии Ф равен
В этой формуле В — яркость светового пучка там, где находится площадка S1. Только так можно определить яркость неба, светящегося газа, луча, идущего от лазера, и других источников света, у которых нет определенной светящейся поверхности. Освещенность Е, создаваемая любой оптической системой на большом от нее расстоянии l, определяется формулой
В этой формуле S — площадь линз (или зеркал) оптической системы, k — коэффициент, показывающий, какую часть лучистой энергии пропускает она. В формуле этой содержится глубокий физический смысл: освещенность на большом расстоянии определяется размером оптической системы и яркостью источника света, причем размеры источника не играют никакой роли. Величина
не может быть большой, иначе размеры линзы были бы сравнимы с расстоянием, т. е. зеркала или линзы должны были бы быть чрезвычайно громоздкими.
Подсчитаем, например, какова должна быть яркость источника света, чтобы с помощью оптической системы площадью 1 м2 создать освещенность Е в 100 раз большую, чем освещенность Земли Солнцем в полдень. Расстояние от источника света — 10 км, S=1 м2. Солнечная постоянная — 0,14 вт/см2. Следовательно: Е=14 вт/см2.
Еще совсем недавно казалось немыслимым получить такую яркость: ведь она примерно в 100 000 раз больше, чем энергетическая яркость Солнца. Поэтому считалось принципиально невозможным создать прибор, который мог бы передавать концентрированный световой пучок на очень большое расстояние.
|
ПОИСК
Block title
|