Режа: Оптика фанининг ривожланиш тарихи

энергетик ёритувчанлик деб аталувчи
(1.8)
катталик кенг қўлланилади. У нурланувчи сиртнинг бирлик юзидан барча йўналиш бўйлаб тарқалаётган нурланишнинг тўла оқимини аниқлайди. (1.8) формулада R_э — энергетик ёритувчанлик, dР — нурлагич сиртининг dσ - юзидан нурланаётган ёруғлик оқими. Энергетик ёритувчанлик бирлиги қилиб 1 вт/м² қабул қилинган. Кўзнинг ёруғликни қабул қилиш интенсивлиги билан энерге­тик, оқим қуввати орасидаги боғланишни аниклаш учун кўзнинг нурланишни қабул қилгич сифатидаги хусусиятларини билиш, яъни унинг нурланишнинг кўринувчанлиги деб аталувчи спектрал сезгирлигини аниқлаш лозим. Кўринувчанлик функция бўлиб, 1 вт энергетик оқим ҳосил қилувчи ёруғлик оқимининг тўлқин узунлшгига боғлиқлигини аниқлайди. У V_λ символ билан белгиланади ва лм/вт да ўлчанади. (люмен(лм) — ёруғлик оқимининг бирлиги). Кўринувчанлик функцияси тажриба йўли билан жуда катта статистика асосида топилади. Демак, у бирор ўртача инсон кўзини характерлайди. Махсус ёруғлик эталонлари ёрдамида асосий ёруғлик бирликларидан бири — люмен, аниқланади. V_λ кўринувчанлик функцияси 0,555 мкм тўлқин узунлигида максимумга эга ва спектрнинг шу қисми учун V_λmах = 683 лм/вт га тенг. Бу катталик баъзида нурланиш қувватининг ёруғлик
эквиваленти деб хам номланади, унга тескари бўлган катталик эса
0,00146 вт/лм га тенг бўлиб, ёруғликнинг механикавий эквиваленти деб аталади. Спектрнинг бошқа қисмларида V_λ борган сари камайиб, 0,38 ва 0,77 мкм га тенг тўлқин узунликларида нолга тенг бўлиб қолади.

2-расм.
2-расмда V_λ функциянинг кўриниши, 20-расмда эса V_λ нисбий кўринувчанлик функцияси, яъни
(1.9)
нинг кўриниши тасвирланган (V_λтах — кўринувчанлик функциясининг λ=0,555 мкм га тўғри келган қиймати).

3-расм
Ғ-ёруғлик оқими кўринувчанлик функцияси ва энергетик оқим орқали қуйидаги
(1.10)
формула билан аниқланади. Буерда P_λ = Р (λ),λ₁ ва λ₂ — кўзга кўринадиган спектр чегаралари. Шундай қилиб, ёруғлик оқими деб аталувчи фотометрик катталик кўриш сезгиси орқали баҳоланадиган ёруғлик нурланишининг қуввати сифатида аникланиши мумкин.
Ёруғлик техникасида ва фотометрияда гарчи асосий катталик сифатида (1.10) формула билан аниқланадиган ёруғлик оқими олинсада, асосий ёруғлик бирлиги қилиб ёруғлик кучининг бир­лиги— шам қабул қилинган. Люмен бу бирлик ёрдамида нуқтавий манбанинг 1 стерадиан фазовий бурчак ичида (бу бурчак ичида нур­ланиш майдони бир текис, деб ҳисобланади) 1 шам ёруғлик кучи хосил қила оладиган ёруғлик оқими сифатида аниқланади.
Барча ёруғлик катталиклари энергетик катталикларга ўхшаб
аниқланади.
а) Ё р у ғ л и к к у ч и I:
(1.11)
Ёруғлик оқими бир текис тарқалган ҳолда
(1.11)
бўлади.
Ёруғлик кучининг бирлиги шам — қуйидагича таърифланади;
Шам шундай ёруғлик кучики, унда ичи ҳавол нурлагичнинг платинанинг қотиш температурасидаги равшанлиги хар бар квадрат сантиметр юзга 60 шам бўлади.
Ёруғлик оқимининг бирлиги — люмен: 1 лм=1 шм·1 стер.
б) Равшанлик
(1.12)
бу ерда dσ — нурланаётган юз.
Равшанлик бирлиги нит: 1нт=1ш/м². в)Ёритилганлик
(1.13)
ёки ёруғлик оқими бир текис тарқалган ҳолда
(1.14)
бу ерда dΣ ва Σ— ёритилаётган сирт.
Ёритилганлик бирлиги — люкс: 1 лк = 1 лм/м².
г) Ёрит увчан лик
(1.15)
ёритувчанлик бир текис бўлганда
(1.15')
Ёритувчанлик бирлиги 1 лм/м².
Шуни таъкидлаб ўтиш керакки, ёруғлик бирликларини тажрибада аниқлаш ва уни такрорлаш мураккаб иш бўлиб, диққат билан ишлашни талаб қилади. Миқдорий ёруғлик ўлчашлари, айниқса, спектрнинг турли соҳаларидаги ўлчашлар ҳозирга қадар ишланиб келинмоқда ва мукаммаллаштирилмоқда.

Ёруғлик катталикларини ўлчаш учун фотометрлар деб аталув­чи махсус оптикавий асбоблар қўлланилади, экспериментал оптиканинг шундай ўлчашлар билан шуғулланадиган бўлими эса фото­метрия деб аталади. Фотометрлар субъектив (ёки визуаль) ва объек­тив деб аталувчи икки классга бўлинади. Буларнинг биринчисида нурланиш қабул қилгичи одам кўзи ҳисобланса, иккинчисида нур­ланиш қабул қилгичи бўлиб ёруғликка сезгир бўлган электр асбоби —фотоэлемент хизмат қилади. Объектив фотометрияда фотоэлементлар билан бир қаторда фотокўпайтиргичлар, термоэлементлар ва балометрлардан самарали фойдаланиш мумкин. Оқ ёруғлик ва монохроматик ёруғлик ўлчашлари фотометриядан фарқ қилади. Монохроматик ёруғликда ўлчаш учун қўлланиладиган асбоблар спект­рофотометр лар деб аталади.

Оқ ёруғликда ўлчаш ўтказиш учун қўлланадиган визуаль фотометрлардан энг кўп тарқалгани ёруғлик ўлчагич головка ёки бошқача айтганда, Люммер — Бродхун фотометри ҳисобланади. Унинг оптикавий схемаси 21 расмда келтирилган. 1₁ эталон манбадан ва 1₂ ўлчанаётган манбадан келаётган ёруғлик Е экраннинг ёруғликни тарқоқ сочувчи қатлам билан қопланган иккала томонига тушади (бу сиртлардан сочилиш барча кўринувчан спектр бўйича бир хил бўлиши керак). Е экран сиртларидан қайтган ёруғлик Е₁ ва Е₂ кўзгуларга тушади ва улардан қайтиб Люммер кубчаси деб аталув­чи махсус ЛБ призма томон йўналади. Бу призма иккита I ва II призмалардан ташкил топган. 1 призма асосининг четки қисмлари шлифовка қилинган, ўрталарига келганда эса иккала призма шун­дай силлиқланганки, уларни асослари жипслаштирилганда опти­кавий контакт ҳосил бўлади, яъни бир бутун призмадек бўлиб кўринади.

4- расм.

Бундай қурилма туфайли 1₁ манбадан келаётган ёруғлик нурлари оптикавий контакт ҳосил қилинган жойдан тўлиқ ўтиб, линзага йўналади, ҳолбуки I призманинг шлифовка қилинган жойида эса ёруғлик тўлиқ ички қайтади ва қарама-қарши томонга кетади. 1₂ манбадан келаётган нурлар Люммер кубчасига тушиб, оптикавий контакт бўлмаган жойидан қайтиб I линза гомон йўналади, оптикавий контакт бўлган жойларга тушган нурлар эса кубчадан хеч қандай ўзгаришсиз ўтиб кетади. Бундай қурилма туфайли кўз

Люммер кубчасидаги I ва II призмаларнинг тегиб турган жойларига аккомодацияланган бўлиб, бир вақтнинг ўзида иккита ёритилган кўриш майдонини кўради: улардан бири (ичкиси) 1_г манба билан ёритилган, иккинчиси (ташқаридагиси) эса 1₂ манба билан ёритилган бўлади (5 -расм).
Агар 1₂ манбадан келаётган ёруғлик I ва II призмаларнинг тегиб турган чегарасида 1₂ манбадан келаётган ёруғлик оқимига нисбатан кам ёритаётган бўлса, ички кўриш майдони четкисига нисбатан қоронғироқ бўлади (22- а расм).



5 - расм.
Ёритилганликлар аксинча муносабатда бўлса, 22-б расмда тасвирланган манзара ўринли бўлади. Ёритилганликлар тент бўлганда 5- в расмда келтирилган манзара ҳосил бўлади.
Ўлчаш процесси қуйидагича. Ўлчагич головка (4- расм) ёруғликни ўлчашда ишлатиладиган оптикавий тагликка ўрнатилади. Головканинг икки томонига 1₁ эталон манба ва 1₂ ўлчанаётган манбалар ўрнатилади. Эталон манба ёруғлик ўлчагич головканинг Е экранидан r_х масофада турган бўлсин. Люммер кубчасининг I ва II призмалари тегиб турган жойлардаги кўриш майдонига L лупа oрқали қараб, кўриш майдонларининг ёритилганликлари тенглашгунча оптикавий таглик бўйлаб қўзғалувчи рейтерга ўрнатилган 1₂ манбани экранга яқинлаштирилади ёки узоклаштирилади. У, манба
ёритаётган Е₁ экраннинг ёритилганлиги
(1.16)
бўлади.
I₂ манба ёритаётган экраннинг ёритилганлиги эса мос равишда
(1.17)
бўлади, бу ерда 1₂ — 1₂ манбанинг. Е'- экрандан узоқлиги. Иккала тамон ёритилганликлари тенг бўлгани учун:
(1.18)
Ҳосил бўлган тенгликдан иккинчи манбанинг ёруғлик кучи 1₂ ни аниқлаш мумкин:
(1.19)
Шундай қилиб, эталон манба ёрдамида манбанинг ёруғлик кучини ўлчаш учун иккала манбагача бўлган масофаларни ўлчаш етарли бўлади.
Объектив фотометрияда одам кўзи фотоэлемент билан алмаштирилади. Фотоэлементни ёруғлик ўлчаш скамейкасига жойлаштириб, уни навбат билан эталон ва ўлчанаётган лампалар билан ёритиб, фотоэлектрик ток бир хил бўлишига эришилади. Фотоэлементни эталон лампа билан ёритилганда ток i₁=kF₁ бўлади, ўлчанаётган лампа билан ёритилганда эса i₂=kF₂ бўлади. Буларда k — фото­элемент, сезгирлигини характерловчи коэффициент; Ғ₁ва F₂ лар моc равишда I₁ ва I₂ манбалардаа тушаётган ёруғлик оқимлари. Бу катталиклар

(1.20)
ифодалар орқали аниқланади. Бу формулаларда S — фотоэлемент катодининг ёритилган қисми юзи. I₁ — I₂ бўлгани учун

бўлади. Бундан яна

ни ҳосил қиламиз. Фотоэлемент одам кўзи вазифасини ўтай олиши учун унинг спектрал сезгирлиги кўзнинг спектрал сезгирлигига (нисбий кўринувчанлик эгри чизиғига) моc келиши керак. Одатда ҳеч қайси фотокатод ўзининг спектрал сезгирлиги бўйича бу шартларни қаноатлантирмайди. Сезгирлик эгри чизиғини маълум даражада коррекцияловчи махсус ёруғлик фильтрлари билан жихозланган селенли фотоэлементлар ёрдамида жуда юқори спектрал сезгирликка эришиш мумкин.
Эталон лампалар бўйича даражаланган фотоэлементли объектив фотометрлар ёритилганликни ўлчаш учун энг қулай асбоблар хисобланади. Улар сезгир магнитоэлектрик гальванометрга уланган фотоэлементлардан иборат. Бундай асбоб билан исталган шароитда ёритилганликни қулай ва тез ўлчаш мумкин, чунки улар жуда ихчам ва енгил. Бу асбоблар люксметрлар деб аталади. Объектив люксметрлардан ташқари визуаль (субъектив) люксметрлар ҳам мавжуд. Монохроматик ёруғликдаги фотометрия учун ёруғлик ўлчагич қурилмаси ёруғликни спектрга ажратувчи спектрал асбоб билан бирга қўшиб ишланади. Ҳозирги вақтда фотоэлектрик спектрофотометрлар кенг қўлланилмоқда. Бу асбоблар одам кўзининг иштирокисиз ўлчашлар олиб боришга имкон беради.Спектрофотометрлар билан ишлатганда фотоэлемент ёки фотокучайтиргичнинг спектрал сезгирлигини одам кўзининг сезгирлик эгри чизиғига коррекциялашнинг зарурати бўлмайди. Эталон лампадаги интенсивликнинг спектрал тақсимотини ва нурланиш кабул қилгичнйнг спектрал сезгирлигини билган ҳолда эталон ва ўлчанаётган манбалар таъсирида вужудга келган фототокларни ўлчаб манбаларнинг ёруғлик оқимини ҳисоблаб топиш қийин эмас.
Ёруғлик ўлчашларида энг муҳим элемент эталон манбадир. Эталон манбалар сифатида махсус чўғланма лампалар ишлатилади. Мамлакатимизда ишлаб чиқариладиган СИ-8-200 У чўғланма лампаси шулар жумласидандир, бу ёзув қуйидагиларни англатади: «ёруғлик ўлчаш лампаси, чўғланиш кучланиши 8 в, истеъмол қуввати 200 вт, колба увиол шишасидан (ультрабинафша нурларини ўтказувчи шишадан) ясалган». Лампа толаси лента шаклида бўлади. Аниқ даражаланган ҳолда бу лампа спектрнинг фақат кўринадиган соҳаси учунгина эмас, балки спектрнинг ультрабинафша
ва яқин инфрақизил соҳалари учун ҳам эталон манба бўлиб хизмат
қилиши мумкин.