ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИИ
Факультет «Телевизионные технологии»
Кафедра «Телестудийные системы и приложения»
Лабораторная работа № 5
«Измерение яркости»
по предмету «ФОТОМЕТРИЯ и цветоведение»
Выполнил:
ст. группы 510-17 ТТИў __________________
Принял: Парманкулов И.П.
Ташкент – 2019
Лабораторная работа № 5
Измерение яркости
Яркость характеризует свечение поверхности предмета в некотором направлении и необходимость ее измерения возникает очень часто. Задачи этого рода могут быть весьма разнообразны. Прежде всего речь может идти об измерении яркости источника света, как очень протяженного (например, небо),так и очень малого (например, нить лампы накаливания). В другом случае бывает необходимо определить яркость освещенного и светорассеивающего предмета, размеры которого могут быть самыми различными и поверхность которого может быть весьма неоднородна, так что и в этом случае задача может сводиться к измерению яркости малой площадки.
Измерение яркости выполняется на основе одной из двух известных зависимостей. Первая из них — L = I/σ— связывает среднюю яркость Lисточника в заданном направлении с его силой света / в том же направлении и площадью а его проекции на плоскость, перпендикулярную к выбранному направлению. Сила света источника определяется одним из описанных способов, что обычно трудностей не представляет. Этого нельзя сказать о площади проекции источника, измерение которой в ряде случаев (например, для лампы накаливания) не является простым делом, в связи с чем определение яркости путем измерения силы света производится редко.
Яркомер. Гораздо чаще пользуются другим способом, связанным с выражением (1-8) и с прямой пропорциональностью между яркостью пучка лучей и световым потоком, который он переносит через две определяющие его диафрагмы.
П
Рис. 6-9. Схема фотоэлектрического яркомера
риборы, предназначенные для определения яркости пучка и основанные на измерении его светового потока, называются яркомерами. Принципиальная схема простейшего яркомера представлена на рис. 6-9. Одной из главных его частей является ахроматический объектив Об, изображающий участок аб светящейся поверхности Sна светочувствительной поверхности а'б' фотоэлектрического приемника ФЭ, прилегающей к отверстиюв непрозрачном экране Дф. Приемник ФЭ присоединен к электроизмерительному прибору ИП, показания которого пропорциональна световому потеку Ф, падающему на поверхность приемника. Пучок, расходящийся из точки О предмета в пределах апертурного угла 2и, ограничивается оправой объектива Об, которая вместе с отверстием в непрозрачном экране Дф определяет совокупность лучей, переносящих световой поток от источника Sк приемнику ФЭ.
Согласно выражению (4-51) световой поток Ф пучка, падающего на светочувствительную поверхность приемника через оптическую систему, равен произведению яркости Lпучка и геометрического фактора G системы двух отверстий:
L= Ф/G=kn, (6-21)
где п — отсчет по шкале электроизмерительного прибора, ak— коэффициент пропорциональности, постоянство которого определяется линейностью приемной системы. Для того чтобы пользоваться подобным прибором, его надо проградуировать, т. е. надо определить отсчет по, соответствующий известной яркости L0. Тогда можно написать, что
L/L0= n/n0, (6-22)
откуда значение измеряемой яркости Lможет быть найдено.
Схема, изображенная на рис. 6-9, не свободна от ряда недостатков. В самом деле, эта схема требует, чтобы поверхность S, яркость которой измеряется, находилась на определенном расстоянии от яркомера, для того чтобы ее изображение попадало на отверстие экрана Дф. Это требование не всегда может быть выполнено. Кроме того, следует считаться с часто встречающейся неравномерностью чувствительности фотоприемника ФЭ в разных точках его поверхности. Вместе с различиями яркости на поверхности измеряемого участка источника это может вызвать заметные ошибки при определении средней яркости, особенно если градуировка прибора производится в условиях, отличающихся от условий измерения.
Рис. 6-10. Схема яркомера, позволяющего йзмерять яркости предметов, находящихся на разных расстояниях от него
Одна из возможных схем более совершенного яркомера представлена на рис. 6-10. На оптической оси ахроматического объектива Об, заключенного в оправу 2 и направленного на площадку аб источника S,яркость которого должна быть измерена, помещена светочувствительная поверхность приемника ФЭ. Линза К — коллектив, отстоящий от объектива на расстоянии, несколько большем, чем его удвоенный фокус 2f,— изображает отверстие оправы 2 на светочувствительной поверхности приемника ФЭ. Между объективом и коллективом вдоль оси яркомера может перемещаться диафрагма Дф со сменными отверстиями площади а'. Эту диафрагму следует установить так, чтобы она совместилась с изображением поверхности S,которое образует объектив Об. Тогда отверстие а' в диафрагме Дф окажется оптически связанным (сопряженным) со своим
«изображением» а на поверхности S. Площадь а будет тем участком источника, излучение которого пройдет через диафрагму Дф и попадет на приемник ФЭ, т. е. это будет тот участок, яркость которого измеряется.
Рис. 6-11. Схема фотоэлектрического микрояркомера
Если поверхность Sнаходится на расстоянии 2/ от объектива Об, то и диафрагму Дфпридется поместить на расстоянии
2f от него и прибор будет измерять яркость участка а, площадь которого равна площади а' отверстия диафрагмы Дф. Если поверхность Sбудет отстоять от объектива Об на расстояние, большее, чем 2/, то диафрагму Дф надо будет приблизить к Об, а площадь измеряемого участка будет больше площади отверстия а'. Наконец, если Sотодвинется от объектива на очень большое расстояние, то диафрагму Дф придется поместить в главную фокальную плоскость объектива, а измеряемый участок далекой поверхности Sбудет определяться телесным углом a'/f2.Как видно, описанная схема позволяет измерять яркость предметов, находящихся от яркомера на расстояниях, равных или больших двойного фокусного расстояния используемого объектива.
Что касается неравномерности чувствительности поверхности приемника, то это затруднение преодолевается тем, что на поверхности приемника всегда изображается равномерно освещенная поверхность объектива Об.
М
Рис. 6-12. График для оценки измеримой яркости микрообъекта по его площади при заданной апертуре А объектива 1–A=1;2 – A = 0.3
икрояркомер. С помощью описанного яркомера нельзя измерить только яркости предметов, находящихся на малых расстояниях от прибора и имеющих, естественно, малые,размеры. В этих случаях используется специальный «микрояркомер», представляющий собой соединение микроскопа с чувствительным фотоэлектрическим приемником — чаще всего фотоумножителем.
В принципе его оптическая схема (рис. 6-11, а) не отличается от схемы, представленной на рис.6-10. Разница состоит в том, что объектив Об заменяется микрообъективом (объективом микроскопа)
Do'stlaringiz bilan baham: |