|
|
<<< ΛΛΛ >>>
13.1.1. Световое излучение может передавать свою энергию
телу не только нагревая его или возбуждая его атомы, но и вви-
де механического давления. Световое давление проявляется в
том, что на освещаемую поверхность тела в направлении расп-
ространения света действует распределенная сила, пропорцио-
нальная плотности световой энергии и зависящая от оптических
свойств поверхности. Световое давление на полностью отражающую
зеркальную поверхность вдвое больше, чем на полностью поглоща-
ющую при прочих равных условиях.
Обьяснить это явление можно как с волновой, так и с кор-
пускулярной точек зрения на природу света. В первом случае это
результат взаимодействия электрического тока, наведенного в
теле электрическим полем световой волны, с ее магнитным полем
по закону Ампера. Во втором - результат передачи импульса фо-
тонов поглощающей или отражающей стенке.
Величина светового давления мала. Так, яркий солнечный
свет давит на 1 кв.м. черной поверхности с силой всего лишь 0,
4 мГ. Однако простота управления световым потоком, "оксеон-
тактность" воздействия и "избирательность" светового давления
в отношении тел с различными поглощающими и отражающими свойс-
твами позволяют с успехом использовать это явление в изобрета-
тельстве (например, фотонная ракета).
Согласно патенту США 3 590 932: световое давление исполь-
зуется в микроскопах для уравновешивания малых изменений массы
или силы. Измерительное фотоэлектрическое устройство определя-
ет, какая величина светового потока, а следовательно исветово-
го давления, потребовалась для компенсации изменения массы об-
разца и восстановления равновесия системы.
А.с. 174 432: Способ перекачки газов или паров из сосуда
в сосуд путем создания перепада давления на разделяющей оба
сосуда перегородке, имеющей отверстие, отличающийся тем, что с
целью повышения эффективности откачки, на отверстие в перего-
родке фокусируют световой пучек, излучаемый, напрмер, лазером.
2. Способ по п.1 отличающийся тем, что с целью осущест-
вления избирательной отакачки газов или паров и, в частности,
с целью разделения изотопных смесей газов или паров, ширину
спектра излучения избирают меньше частотного разноса центров
линий поглощения соседних с них компонентов, при этом частоту
излучателя настраивают на центр линии поглощения откачиваимого
компонента.
13.2. Отражение и преломление света.
При падении параллельного пучка света на гладкую поверх-
ность раздела двух прозрачных изотропных сред часть света от-
ражается обратно, а другая часть проходит во вторую среду, при
этом направление пучка света меняется; происходит преломление
света.
Угол отражения равен углу падения, а угол преломления
связан с углом падения соотношением: где п1 и п2 - показатели
преломления сред, и - углы падения и преломления.
Показатели преломления обычных газов (при нормальных ус-
ловиях) близки к 1, для стекл эта величина порядка от 1,4 до
1,7.
Эффекты отражения и преломления лежат в основе работы
всех оптических систем, которые позволяют передавать световую
энергию и изображения, фокусировать свет в мощные пучки, раз-
лагать его в спектр (см. Дисперсия).
США патент 3 562 530: Способ получения и нагревания не-
загрязненных пламоидов заключается в том, что мишень распола-
гается в первой сопряженной фональной точке закрытой камеры,
которая представляет собой зеркально отражающую систему, во
второй фональной точке, сопряженой спервой, генерируют корот-
кий импульс электромагнитной энергии. Эта энергия фокусируется
на мишень, которая нагревается до очень высокой температуры.
Отраженный свет может нести значительную информацию о
форме предмета (а также о структуре его поверхности) как в
случае зеркального, так и диффузного отражения.
А.с. 521 086: Способ определения пайки выводов радиодета-
ле, напрмер, резисторов, при котором производят погружение вы-
вода в каплю расплавленного припоя и регистрируют интервал
времени между соприкосновением вывода с каплей и замыканием
капли над ним, отличающийся тем, что с целью повышения точнос-
ти измерения времени пайки, на поверхность капли припоя нап-
равляют луч света в форме узкой полосы и фиксируют интервал
времени между началом отклонения отраженного от поверхности
капли луча до его возвращения в исходное положение, используя
фотоэлемент, соединенный со счетчиком времени.
А.с. : Способ определения частоты обработки поверхности,
заключающийся в том, что напрвляют световой поток на контроли-
руемую поверхность и регистрируют световой поток, отраженный
от нее, отличающийся тем, что с целью повышения точности изме-
рения, поворачивают контролируемую поверхность вокруг оси,
перпендикулярной плоскости падения светового потока, регистри-
руют угол наклона, при котором отраженный от него световой по-
ток будет составлять заданую часть, например, половину от мак-
симального, и по алгебраической разности определяют чистоту
обработки поверхности.
Процессы отражения и преломления связаны с внутренней
структурой вещества; измерение показателя преломления - один
из важнейших методов структурных исследований (3).
А.с. 280 956: Способ исследования тепловых напряжений на
прозрачных моделях путем просвечивания образца монохроматичес-
ким светом, отличающийся тем ,что с целью определения полного
теплового напряжения, вызываемого неоднородным нагревом, пред-
варительно определяют градиент температур в исследуемом образ-
це, измеряют соответствующий ему угол отклонения светового лу-
ча в данной точке, и по полученным данным судят о величине
теплового напряжения.
А.с. 541 484: Способ регулировки температуры размягчения
донного продукта отпарного аппарата в зависимости от изменения
режимного параметра в зоне питания аппарата, отличающийся тем,
что с целью повышения качества регулировки, режимный параметр
корректируют в зависимости от коэффициента преломления дистил-
лярного продукта, выводимого из аппарата.
В общем случае, лучи отраженный и преломленный - это лучи
поляризованного света (см.Поляризация). Степень поляризации
зависит от угла падения. При определенном значении этого угла
(угол Брюстера) отраженный свет полностью линейно поляризован
перпендикулярно плоскости падения. При падении же под углом
Брюстера света, уже поляризованного в плоскости падения, отра-
жения вобще не происходит, не смотря на скачок показателя пре-
ломления (см.Анизотропия и свет).
А.с. 501 377: Акустооптический дефлектор, содержащий
акустооптический эффект и пьезопреобразователь, отличающийся
тем, что с целью увеличения его разрешающей способности с од-
новременным уменьшением потерь света на отражение, входная по-
верхность акустооптического элемента выполнена по отношению к
поверхности, на которой расположен пьезопреобразователь, под
углом, равным сумме угла Брюстера и угла дефракции Брегга для
данного материала, а выходная поверхность - под углом, равным-
разности между углом Брюстера и углом дифракции Брегга.
13.2.1. При определенных условиях может наблюдаться пол-
ное внутреннее отражение света, при котором вся энергия свето-
вой волны, падающей награницу двух двух прозрачных сред со
стороны среды, оптически более плотной, полностью отражается в
эту среду. В частности это явление используется в призмах би-
ноклей и перископов, но диапазон его применения в изобрета-
тельстве гораздо шире (1).
А.с. 287 363: Устройство для измерения температуры, со-
держащее измерительный элемент, установленный в контролируемой
среде, и источник белого света с диафрагмой, отличающийся тем,
что с целью повышения точности измерения температуры и увели-
чения светосилы устройства, измерительный элемент выполнен
ввиде двух прозрачных прямоугольных призм, сложенных наклонны-
ми гранями, между которыми расположен слой прозрачного вещест-
ва с показателем преломления, зависящим от длины волны и тем-
пературы, причем источник света расположен относительно
измерительного элемента так, что ось светового потока наклоне-
на к плоскости входной грани призмы под предельным углом пол-
ного внутренненго отражения.
А.с. 288 464: Устройство для активного контроля распыле-
ния жидкости, выполненное из источника света, воздействующего
через собирательную линзу через фоторезистор, к которому подк-
лючен усилитель, отличающийся тем, что с целью увеличения на-
дежности контроля, на пути света за линзой последователены оп-
тический многогранник полного внутреннего отражения и
охватывающая его изогнутая шторка, образующая с одной из гра-
ней клинообразное входное пространство.
США патент 3 552 825: Переменный цифровой элемент состоит
из прямоугольной призмы, над гипотенузой грани которой распо-
лагаются несколько отражающих слоев. Луч света проходит через
одну из катетных граней призмы и падает на ее гипотенузную
грань под углом, который равен критическому углу или больше
его. Обычно луч света будет испытывать полное внутреннее отра-
жение в призме и выходить через другую ее катетную грань. Од-
нако, если отражающий слой, расположенный над гипотенузой гра-
ни, имеет с ней оптический контакт, полное внутреннее
отражение нарушается и луч проникает в этот отражающий слой.
На гипотенузной грани могут располагаться несколько отражающих
слоев. Явление полного внутреннего отражения, а также наруше-
ние его, используется для определения колличества отражающих
слоев, пройденных лучем света прежде, чем испытать полное
внутреннее отражение, пройти обратный путь через отражающие
слои, призму и выйти через вторую ее катетную грань. Отражаю-
щие слои изготавливаются из стекла, либо представляют собой
полости, заполненные жидкостью. Изгиб того или иного слоя и,
следовательно, нарушение оптического контакта этого слоя со
смежной поврхностью, может быть осуществлен с помощью пьезоэ-
лектрического кристалла.
На основе явления полного внутреннего отражения созданы
светводы, которые гораздо эффективнее обычных линзовых систем.
Широкие одиночные светопроводы передают излучение; применение
волоконной оптики - пучков очень тонких светопроводов - позво-
ляет передавать также изображение в том числе и по непрямым
путям,т.к. пучок тонких волокон может быть сильно изогнут без
разрушения и потери прозрачности.
А.С. N210677. Устройство для выравнивания косогорных ма-
шин или их рабочих органов, содержащее маятниковый датчик нак-
лона и электрогидравлический механизм выравнивания,отличающий-
сятем,что с целью повышения надежности,оно снабжено гибкими
световодами,измеряющими поперечное сечение под воздействием
маятника,с одной стороны которых установлен источник света, а
с другой - фотоэлементы,включенные в электрическую схему меха-
низма выравнивания.
2.Устройство по 1, отличающееся тем,что ,между источником
и гибким световодами установлены промежуточные световоды, нап-
ример, из стекловолокна.
13.3. Поглощение и рассеяние света. В предыдущем разделе
явления рассматривались как педположение что среды оптически
однородны и абсрлютно прозрачны для света В действительности
дело обстоит иначе. Процесс прохождения света через вещество -
это процесс поглощения атомами и молекулами энергии электро-
магнитной волны, которая идет на возбуждение колебания элект-
ронов и последующего переизлучения этой энергии в При этом, не
вся энергия переизлучается, часть ее переходит в другие виды
энергии например тепловую. Это приводит к поглощению света с в
зависит от длины волны света и имеет максимумы на частотах,со-
ответющих частотам собственных колебаний электронов в атомах,
самих атомов и молекул (см."Поглощение и излучение света").Ес-
тественно, поглощение зависит от толщины слоя поглощающего ве-
щества.
США, ПАТЕНТ N.3825755. Толщину полимерной пленки измеря-
ют,сравнивая потоки ИК-излучения: отражающего от поверхности
ипрошедшего сквозь пленку , ослабленного за счет поглощения в
слое полимера.
Великобритания, заявка N.1332112. Для определения влаго-
содержания предмета его облучают светом с диной волны , лежа-
щей в области поглощения воды, и измеряют сигнал ослабленного
излучения.
А.С. N 266560. Контролируют процесс сушки по ИК-поглоще-
нию паров растворителя.
Ослабление светового излучения при прохождении через сре-
ду объясняется также и рассеянием света. В случае наличия в
среде оптических неоднородностей переизлучение энергии элект-
ромагнитной волны происходит не только в направлении проходя-
щей волны(пропускание), но и в стороны. Эта часть излучения ,
наряду с дифрагированной, преломленной и отраженной на неодно-
родностях состовляющими, и образует р а с с е я н н ы й свет.
Рассеяние обладает дисперсией. В атмосфере ,например, рассеи-
ваются преимущественно голубые лучи; этим объясняется голубой
цвет неба, в то время как свет , проходящий через атмосферу,
обогащен красными составляющими - красный цвет зорь. При мо-
нохроматическом освещении даже в физически сильно неоднородной
среде рассеяние не происходит при совпадении коэффициентов
преломления компонентов среды. Выбрав компоненты с различными
температурными коэффициентами пре, можно создать оптический
термометр.
А.С. N.253408. Устройство для измерения температуры,со-
держащее измерительный элемент,устанавливаемый на иследуемый
материал, и источник белого света, отличающийся тем,что с
целью расширения интервала измеряемых температур,измерительный
элемент выполнен в виде прозрачной кюветы,заполненой
смесью,оптически неоднородных веществ,соответствующих заданно-
му интервалу температур,показатели педложения которых зависят
от длины волны и температурные коэффициенты показателей пре-
ломления отличаются знаком либо вличиной.
(Показатели преломления компонентов смеси совпадают для
различных длин волн в зависимости от температуры. этом кювета
становится оптически однородной для света с данной длиной вол-
ны,который пройдя через кювету,сообщает ей определенный
цвет,соответствующей определенной температуре.Другие же сос-
тавляющие белого цвета рассеиваются на неоднородностях системы
и через кювету не походят).
Распределение интенсивности света,рассеянного средой по
различным направлениям (и н д е к а т р и с с а рассеяния),
может дать значительную информацию о микрофизических парамет-
рах среды. Такого рода измерения находят применение в биоло-
гии,коллоидной и анилитической химии,составляя предает нефело-
метрических иследований,а также в аэрозольной технике.
Согласно а.с. 172094 определяют параметры капель
жидкости, измеряя характеристики светового излучения,рассеян-
ного на каплях.
Рассеяние наблюдается в чистых веществах. Оно объясняется
возникновением оптической неоднородности, связанный с фуктуа-
циями плотности, наример, тепловыми. Рассеяный свет по некото-
рым направлениям частично поляризован. (см."Анизотроприя и
свет").
<<< ΛΛΛ >>>
Указатель физических эффектов и явлений науки 12 плоскости
Указатель физических эффектов и явлений науки 2 эффекта
Которым богато излучение газоразрядной части лампы
Указатель физических эффектов и явлений науки 8 излучения
Эта температура называется антиферромагнитной точкой кюри
|
|
