Консультация № 182720
04.04.2011, 20:40
0.00 руб.
0 7 2
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Монохроматическая световая волна с [$955$]= 510 нм при нормальном падении на некоторую поверхность создает освещенность Е = 100 лк. Определить давление р, оказываемое светом на поверхность, если отражается половина падающего света.
(Ответ: p=1,6 нПа)

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
05.04.2011, 00:24
общий
это ответ
Здравствуйте, Евгения!

Как показано [b]здесь[/b], давление p, производимое светом при нормальном падении на поверхность, определяется по формуле

где Ee - энергетическая освещённость поверхности, c - скорость света в вакууме, r - коэффициент отражения света.

Но энергетическая освещённость измеряется в Вт/м2, а в условии говорится об освещённости, измеряемой в люксах (лк). Энергетическая освещённость - энергетическая величина, подлежащая измерению с помощью приборов. Освещённость - светотехническая величина, измеряемая "средним" человеческим глазом. Для перехода от энергетических величин к светотехническим существует величина, называемая световой эффективностью V, под которой понимают отношение светового потока к полному потоку излучения, или, что то же, отношение освещённости к энергетической освещённости: V = E/Ee, откуда Ee = E/V. Как следует из кривой спектральной чувствительности глаза [1, с. 300] при длине волны 510 нм V [$8776$] 340 лм/Вт, и

что после подстановки числовых значений и вычислений даёт
(Па) = 1,5 нПа.

Ответ: 1,5 нПа.

Полученный ответ незначительно отличается от указанного Вами и связан с точностью построения и прочтения графика.

Литература
1. Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. - М.: Наука, 1988. - 432 с.

С уважением.
5
Спасибо!!!
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
05.04.2011, 00:25
общий
это ответ
Здравствуйте, Евгения!

Дано: ?= 510 нм, E=100 лк, [$961$]=0,5.
Найти p.

Давление света p равно: p=E[sub]e[/sub](1+[$961$])/c,
где Ee - энергетическая освещенность (облученность) поверхности - это не освещенность, данная в условии задачи, [$961$] - коэффициент отражения (в нашем случае он равен 0,5), c - скорость света.

Освещенность, заданная в условии - понятие фотометрическое. В фотометрии действие света определяется не мощностью или энергией излучения, а по его воздействию на человеческий глаз. Данное воздействие зависит от длины волны падающего света. Отношение светового потока (воспринимаемого глазом) к истинному потоку излучения называется относительной спектральной чувствительностью глаза V([$955$]) - изображается в виде кривой. Такие кривые приведены во многих учебниках и справочниках; в частности при решении этой задачи я пользовался задачником Иродов И.Е., стр.223.
Освещенность связана с энергетической облученностью следующей зависимостью:

E[sub]e[/sub]=E*A/V,

где V - относительная спектральная чувствительность глаза, соответствующая длине волны в 510 нм - по кривой находим: V=0,5;
A - механический эквивалент света; он равен: A=1,6 мВт/лм =1,6*10[sup]-3[/sup] Вт/лм.
Теперь получаем давление

p=1,5*E*A/(c*V)=1,5*10[sup]2[/sup]*1,6*10[sup]-3[/sup]/(3*10[sup]8[/sup]*0,5)=1,6*10[sup]-9[/sup] (Па)=1,6 (нПа).

Ответ: =1,6 нПа.


5
Спасибо!!!
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
05.04.2011, 00:49
общий
Здравствуйте!

Интересно, откуда Вы взяли такое значение механического эквивалента света? Например, [b]здесь[/b] приводится несколько иное его значение.

И ещё: Вы пишете
Освещенность связана с энергетической облученностью


Наверное, Вы имели в виду:
"Освещенность связана с энергетической освещённостью"?

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
05.04.2011, 01:22
общий
Адресаты:
Здравствуйте!
Термин "механический эквивалент света" я позаимствовал в задачнике Савельева И.В. Он старый - 1988 г. Есть там одна специальная задача о связи понятий освещенности и чувствительности человеческого глаза. Мне понравился этот термин. Напоминает "механический эквивалент тепла". Саму же кривую относительной спектральной плотности я брал в задачнике Иродова И.Е. - 1988 г (стр. 223). Там для длины волны в 510 нм определил спектральную чувствительность глаза. Механический эквивалент там, правда, приведен для длины волны в 555 нм. Другого не было. Но это значение было приведено на рисунке.

Далее, в Курсе физики (задачи и решения), авторы Трофимова Т.И., Фирсов А.В., термин "облученность поверхности" Ee понимается (и используется) как энергия всех фотонов, падающих в единицу времени на единицу поверхности.

С уважением

давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
05.04.2011, 08:03
общий
Здравствуйте!

Главным образом я имел в виду, что в использованной Вами формуле должно быть не 1,6 [$149$] 10-3 Вт/лм, а 1,46 [$149$] 10-3 Вт/лм. Ведь длине волны, равной 555 нм (монохроматическое излучение, соответствующее максимуму относительной спектральной чувствительности), отвечает световой поток, равный 683 лм, если мощность излучения равна 1 Вт. Тогда 1/683 [$8776$] 1,46 [$149$] 10-3.

Насчёт термина "облучённость" Вы правы, хотя мне кажется, что изобилие синонимов - не есть хорошо. Но это уже зависит не от нас с Вами.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
05.04.2011, 09:50
общий
Адресаты:
Здравствуйте!

Я с Вами полностью согласен.
Я не стал искать данных для длины волны в 510 нм потому, что предложенная задача - задача из Савельева (задача 5.23). Недаром Посетитель привел и ответ. В указании к этой задаче сказано, что механический эквивалент следует взять из задачи такой-то (кажется 5.18). Т.е. предполагалось использование именно этого мех. экв. (как я понял).

С уважением
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
05.04.2011, 11:22
общий

Мне не хочется пререкаться с Вами в общем-то по пустякам. Но механический эквивалент как раз относится не к длине волны 510 нм, а к длине волны 555 нм. К длине волны 510 нм относится V = 0,5 (в Вашей интерпертации). Конечно, при этом речь идёт о дневном свете.

В сумерках максимум относительной спектральной чувствительности глаза приходится как раз на длину волны 510 нм. Но тогда и механический эквивалент света будет другим, а V = 1. Но, думаю, Савельев не это имеет в виду. Хотя, кто знает?

Кстати, в задачнике Савельева имеется много ошибок и неточностей, о чём нам рассказывал преподаватель физики, когда я был молодым.

Будем считать, что между нами произошёл достаточно продуктивный обмен мнениями. Нужно ли внести некоторые поправки в Ваш ответ - решать Вам. Главное, чтобы автор вопроса понял суть решения.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа