Далее строим второе изображение этого первого изображения во второй линзе. Уравнение для второй линзы запишется аналогично:

1	+	1	=	1	.
a2		b2		f2

Здесь b2 = −25 см – расстояние от окуляра до второго изображения, а знак «минус» указывает, что изображение мнимое. Отсюда находим а2

	a2 =	b2 f2	=	− 25 2	≈ 1,85 см.
		b2 − f2		− 25 − 2

Таким образом, первое изображение попадает между фокусом и линзой окуляра. При этом увеличение, которое дает вторая линза,

Г2 = b2 ≈ 13,5. a2

Тогда полное увеличение микроскопа (18.5)

Г = Г1Г2 ≈ 365.

18.3. Основные фотометрические характеристики

Для количественного измерения световой энергии, попадающей на тот или иной объект, на практике (в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и т.д.) используют следующие фотометрические характеристики, имеющие специфические единицы измерения.

Световой поток Ф – это энергия, переносимая фотонами через какуюлибо поверхность в единицу времени и оцениваемая по зрительному восприятию, единица измерения – люмен (лм). По существу, это мощность светового излучения, выраженная в специфических единицах (есть таблицы перевода «люменов» в «ватты»).

Сила света I равна световому потоку, приходящемуся на единицу телесного угла, единица измерения – кандела (кд),

		I =	Ф		,			(18.6)
			Ω
где Ω – телесный угол, единица измерения – стерадиан (ср).								S
		По определению телесный угол равен: Ω =							, где S –
R	S							R2
		площадь участка поверхности сферы радиуса R, вырезанная ко-
	Ω	нусом (рис. 18.9). Кроме того, телесный угол можно найти, зная
		обычный (плоский) угол при вершине конуса β:
Рис. 18.9							β
		Ω = 2π 1 − cos					.
							2
	Освещенность поверхности Е – это световой поток, приходящийся на
единицу площади поверхности, единица измерения – люкс (лк),
		E =		Ф		,		(18.7)

S

где S – площадь освещаемой поверхности.

120

Точечный источник с силой света I создает на поверх-
ности в точке, находящейся от него на расстоянии R, осве-				α R
щенность
E =	I
		cos α,	(18.7)′	Рис. 18.10
	R 2

где α – угол между нормалью к поверхности и направлением от источника в точку наблюдения, см. рис. 18.10.

Выведем эту формулу, см. рис. 18.11. Световой поток, создаваемый то-

чечным источником с силой света I в телесном угле Ω (световой

конус),

Ф = IΩ = I

S0

, где S0 – площадь основания конуса (площадь круга радиуса а),

R2

S0 = πа2. Освещаемая площадка S наклонена под углом α к S0 и представляет

эллипс с полуосями а и b, причем b cos α = a. Его площадь

S0

πa

2

S0

Ω

S

S = πab =

=

. Площадка S0, по существу, являет-

α

cos α

cos α

S cos α

R

n

ся проекцией площадки S. Отсюда Ф = I

. Из опре-

R2

Рис. 18.11

деления освещенности получаем (18.7)′.

При выращивании сельскохозяйственных растений и животных существуют определенные нормы освещенности. При недостаточной освещенности рост растений замедляется в связи с ослаблением процесса фотосинтеза. Недостаточная освещенность ведет к замедлению роста домашней птицы, например, цыплят и утят, а также молодняка крупного и мелкого рогатого скота. Искусственное выращивание рыбы, например, радужной форели или осетра тоже требует поддержания оптимального светового режима.

Для увеличения освещенности растений в темное время суток и в зимний период в теплицах без увеличения числа осветительных приборов (ламп) можно использовать зеркала. При правильном расположении зеркал можно увеличить освещенность почти в два раза.

В заключение приведем данные о нормах освещенности некоторых помещений.

Помещение	Наименьшая освещенность, лк
Теплицы	10000
Кабинеты черчения	200
Мастерские	150
Аудитории, лаборатории (на уровне поверхности стола)	150
Читальные залы	100
Комнаты в общежитиях	50
Помещения для ветеринарного обслуживания животных	30
Доильные залы коровников (на полу)	30
Помещения для птиц при клеточном содержании	20
Помещения для содержания молодняка	10
Помещения для кормления свиней	10
Лестницы в зданиях	10

121

Вопросы к лекции 18

1.Что является источником световой волны? Сформулируйте принцип распространения световых волн.

2.Сформулируйте законы геометрической оптики.

3.Что такое рефракция света? Как возникает мираж в пустыне?

4.Напишите формулу тонкой линзы и назовите входящие в нее величины.

5.Какие типы линз вы знаете, и чем они отличаются?

6.Как найти оптическую силу линзы, и какую размерность она имеет?

7.Можно ли создать линзу собирающую в воздухе и рассеивающую в воде? А наоборот?

8.Напишите формулу для оптической силы линзы, левая поверхность которой вогнутая, а правая – выпуклая. Как изменится эта формула, если левая поверхность плоская?

9.В фотоаппаратах и видеокамерах используются двояковыпуклые линзы, фокусное расстояние которых можно оценить по формуле (18.3). Как изменится фокусное расстояние такой линзы при подводных съемках? Ответ обоснуйте.

10.Когда мы ныряем в чистую прозрачную воду без маски и открываем глаза под водой, все предметы мы видим расплывчатыми. Почему так происходит?

11.Постройте изображение предмета, находящегося между фокусом и собирающей линзой. Дайте характеристики этого изображения.

12.Как устроен оптический микроскоп, и как найти его увеличение?

13.Трещина в детали имеет ширину около 7 мкм. Определить ширину изображения трещины в микроскопе (в мм), если увеличения, которые дают объектив и окуляр, соответственно

равны 100× и 6×.

14.Назовите основные фотометрические характеристики и дайте их определения.

15.Почему освещенность – важный фактор не только для растений, но и для животных?

122