|
|
|
|
|
|
||
Для подсветки применяются оптические осветительные системы совместно с источниками света. Назначение осветительных систем - создать подсветку предмета направленными лучами света. Перед оптической системой ставится задача наиболее полного использования светового потока , попадающего в систему и направленного в сторону объекта.
При освещении, как правило, объект находится на практической бесконечности. Для его освещения источник света располагается в фокусе осветительной оптической системы, которая называется коллиматором, или прожектором. Для получения больших освещенностей на больших дистанциях поле освещения должно быть малым. Идеальным прожектором был бы прожектор с бесконечно малым источником света, помещенным в переднем фокусе безаберрационной системы. Расхождение пучка определялось бы дифракцией света.
Основные оптические характеристики прожектора:
Сила света прожектора, определяемая максимальной осевой силой света, описывается законом Манжена: I пр = h пр·В·Апр = h пр · В ( p D2 пр/4), где D пр - диаметр отверстия объектива прожектора; Апр - площадь светового отверстия прожектора; h пр - световой к.п.д. оптики прожектора; В - габаритная яркость светового тела. При этом световой к.п.д. прожектора зависит от коэффициента пропускания оптики t пр, коэффициента использования оптики h 0 , а также коэффициента использования светового потока h F, т.е. h пр = t пр · h 0 ·h F > 0,4-0,6. Коэффициенты h 0 и h F определяются как h 0 = Fw/F 0, a h F = F/F w, где Fw - полный световой поток в пределах угла охвата; F - полезно использованный световой поток; F 0 - полный световой поток излучателя прожектора.
Коэффициент усиления прожектора - это отношение освещенностей объекта с наличием оптики прожектора E пр и без нее E: e = E пр /E = I пр /I = h пр (D пр /d ), где d - приведенный диаметр светового тела источника света; I - сила света источника.
Угол рассеяния прожектора 2w образован крайними световыми лучами. Этот угол (рис.43) зависит от размеров светового источника a и b и от величины сферической аберрации оптики. Чтобы освещенность, создаваемая прожектором, была наибольшей, угол рассеяния стремятся сделать наименьшим. Величина угла рассеяния определяется следующим выражением: tg w a= a/2f ' . При использовании точечного излучателя угол рассеяния появляется за счет дифракции:
В расчетах учитывают полезный угол рассеяния, в пределах которого сила света должна быть не менее определенной величины, задаваемой в зависимости от назначения прибора. Для прожекторов дальнего действия эта величина принимается не менее 90% от максимального значения силы света вдоль оси. Полезный угол рассеяния определяется по диаграмме светораспределения, получаемой экспериментальным путем.
Дистанцией оформления луча называют такое расстояние от оптической оси до освещаемого предмета, начиная с которого объект освещается лучами от каждой точки излучающей поверхности (см. рис.43). Начиная с этой дистанции, освещенность объекта определяется следующим выражением:
Углом охвата 2 j называется двойной апертурный угол в пространстве предметов, показывающий использование светового потока источника света. Этот угол для зеркального отражателя определяется выражением:
где Н - глубина отражателя.
В качестве оптики прожектора применяют сферические или параболические зеркала, а также зеркала Манжена. С ростом угла охвата увеличивается сферическая аберрация. Для ее снижения в прожекторах применяют зеркала Френеля, в которых сферическая аберрация уменьшена.
Отражатели изготавливают из стекла, металла, пластмассы. Для выделения рабочей области спектра в оптическую систему вводятся необходимые светофильтры.