Какие диапазоны электромагнитного излучения относятся к оптическому

Какие диапазоны электромагнитного излучения относятся к оптическому

Для частот, более низких, чем частоты оптического диапазона, нельзя построить оптические системы по законам геометрической оптики, а электромагнитное поле более высоких частот, как правило, либо проходит сквозь любое вещество, либо разрушает его.

Оптический диапазон состоит из следующих видов излучения: рентгеновское , ультрафиолетовое (УФ) , видимое , инфракрасное (ИК) . Если во времена Ньютона в оптический диапазон входило только видимое излучение, то с техническим прогрессом диапазон существенно расширился, причем рентгеновское излучение включено в оптический диапазон совсем недавно – примерно 20 лет назад. Не исключено дальнейшее расширение оптического диапазона.

На рис.1.1.1 показан участок шкалы электромагнитного излучения в длинах волн, соответствующий оптическому диапазону. Границы оптического диапазона, а также границы между его участками установлены на основе экспериментальных данных и не являются абсолютно точными.

Рис. 1.1.1. Оптический диапазон.

Оптическое излучение

Опти́ческое излуче́ние, электромагнитные волны , длины которых заключены условно в диапазоне от единиц нанометров до десятых долей миллиметра (диапазон частот около 3 · 10 17 –3 · 10 11 Гц соответственно). Кроме воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения , к оптическому излучению относят инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение , методы исследования которых характеризуются значительной степенью общности. В оптическом диапазоне отчётливо проявляются одновременно волновые и корпускулярные свойства электромагнитного излучения . Волновые свойства оптического излучения позволяют понять такие явления, как дифракция , интерференция , поляризация света . В то же время процессы фотоэлектронной эмиссии , теплового излучения невозможно объяснить, не привлекая представления об оптическом излучении как о потоке частиц – фотонов . Эту двойственность природы оптического излучения объясняет квантовая механика .

Скорость распространения оптического излучения ( скорость света ) в вакууме c ≈ 3 ⋅ 1 0 8 c ≈ 3 · 10^ c ≈ 3 ⋅ 1 0 8 м/с; в любой другой среде скорость оптического излучения меньше. Отношение этих скоростей определяет показатель преломления , который различен для разных длин волн (см. Дисперсия света ). Различные виды оптического излучения классифицируют по природе возникновения, особенностям испускания, степени пространственной и временно́й когерентности , ориентации векторов электрического и магнитных полей.

О роли оптического излучения и оптических методах исследования в науке и технике см. в ст. Оптика .

Опубликовано 3 ноября 2023 г. в 15:08 (GMT+3). Последнее обновление 3 ноября 2023 г. в 15:08 (GMT+3). Связаться с редакцией

Информация

Области знаний: Оптическое излучение, Оптика

• Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия»
  Создан при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.
  Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС77-84198, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 15 ноября 2022 года.
  ISSN: 2949-2076
• Учредитель: Автономная некоммерческая организация «Национальный научно-образовательный центр «Большая российская энциклопедия»
  Главный редактор: Кравец С. Л.
  Телефон редакции: +7 (495) 917 90 00
  Эл. почта редакции: secretar@greatbook.ru

• © АНО БРЭ, 2022 — 2024. Все права защищены.
• Условия использования информации. Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению.
  Медиаконтент (иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы) может быть использован только с разрешения правообладателей.
• Условия использования информации. Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению.
  Медиаконтент (иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы) может быть использован только с разрешения правообладателей.

Оптическая область спектра электромагнитного излучения

Длина волны l электромагнитных волн изменяется в весьма широких пределах: при современном уровне техники можно полу­чить и обеспечить регистрацию электромагнитных волн в интер­вале длин волн от нескольких тысяч метров до тысячных долей нанометра. Как известно, длина волны связана с частотой соотно­шением l = c/v ,где с == 300 000 км/с — скорость света в вакууме, следовательно, каждой длине волны соответствует определенная частота колебаний. Соответственно электромагнитные колебания охватывают широкий диапазон частот: от нескольких колебаний в секунду до 1022 Гц. В радиотехнике электромагнитные колеба­ния принято характеризовать частотой колебаний, а в оптике- длиной волны.

Видимый свет, или видимая область спектра, занимает на шкале узкий участок от l = 380 . 400 нм (фиолетовый свет) до l = 760 . 780 нм (красный свет). За пределами видимой об­ласти, действующей на человеческий глаз и вызывающей непо­средственно зрительные ощущения, расположены невидимые электромагнитные излучения с более короткой длиной волны (l < 400 нм) - ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) - и с более длинной (l >780 нм) — инфракрасное излучение (ИК-излучение).

Из общего спектра условно выделяют оптический диапазон, к которому относят электромагнитные колебания от l=0,01 нм (гамма-излучение) до l = 10-3нм (ИК-излучение).

Положение излучения в спектре определяет его длина волны, которую измеряют в километрах, метрах и сантиметрах в области радиоволн; в миллиметрах, микрометрах и нанометрах — в ближ­ней инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях спектра;

в ангстремах — в области рентгеновского излучения, гамма-из­лучения и космических лучей.

Видимый свет, или видимая область спектра, занимает на шкале узкий участок от l = 380 . 400 нм (фиолетовый свет) до l = 760 . 780 нм (красный свет). За пределами видимой об­ласти, действующей на человеческий глаз и вызывающей непо­средственно зрительные ощущения, расположены невидимые электромагнитные излучения с более короткой длиной волны (l < 400 нм) — ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) — и с более длинной (l >780 нм) — инфракрасное излучение (ИК-излучение).

Из общего спектра условно выделяют оптический диапазон, к которому относят электромагнитные колебания от l=0,01 нм (гамма-излучение) до l = 10-3нм (ИК-излучение).

Положение излучения в спектре определяет его длина волны, которую измеряют в километрах, метрах и сантиметрах в области радиоволн; в миллиметрах, микрометрах и нанометрах — в ближ­ней инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях спектра;

в ангстремах — в области рентгеновского излучения, гамма-из­лучения и космических лучей.

К УФ-области примыкает участок рентгеновского излучения, охватывающий диапазон l = 0,01 . 0,1 нм. За ними расположена область гамма-излучения с l < 0,1 нм. Области рентгеновских и гамма-излучений частично перекрываются.

Рентгеновское излучение возникает в специальных трубках, а гамма-излучение испускается радиоактивными ядрами некото­рых элементов. Ниже представлено разделение спектра оптического диапазона на отдельные области.

Какие диапазоны электромагнитного излучения относятся к оптическому

• Главная
• Статьи
• Основы измерения оптического излучения

Основы измерения оптического излучения

Что такое оптическое излучение?

Оптическое излучение охватывает диапазон длин волн от 100 нм до 1 мм спектра электромагнитного излучения.
Следует учитывать, что в отношении пределов спектрального диапазона, нет четкого разделения, которое обязательно только для определенных разделов прикладной оптики.
Измерение оптического излучения, например, может производиться в радиометрии, фотометрии, фотобиологии или физиологии растений, с соответствующими данным разделам измерительными величинами.

Определения фотометрических и радиометрических измерительных величин

Фотометрия
Ограничена диапазоном оптического спектра (свет), видимого человеческим глазом. Измеряемые фотометрические величины: световой поток, яркость и сила света. Основной функцией фотометрии является оценка восприятия яркости посредством функции спектральной световой чувствительности глаза — для фотопического (дневного) зрения или, в редких случаях, для скотопического (ночного) зрения (DIN 5031). Детекторы излучения для измерения фотометрических величин, должны обеспечивать одну из характеристик спектральной чувствительности.

Световой поток
Мощность светового потока источника света (лампы, светодиода и т.п.). Так как лампы обычно не испускают полностью параллельные световые лучи, измерение светового потока осуществляется с помощью измерительных геометрий (метод ≪интегрирующей сферы≫ или ≪сферы Ульбрихта≫), что позволяет точно определять световой поток, независимо от его геометрического распределения. В большинстве случаев, для измерения полного светового потока используются сферические фотометры Ульбрихта или гониометры.

Сила света
Часть светового потока, излучаемая в одном определенном направлении. Сила света является важной величиной для определения эффективности и качества светового оборудования. Измерение осуществляется детектором с ограниченной областью сектора обзора, который устанавливается на расстоянии, позволяющем рассматривать световой источник, как точечный источник света.

Яркость
Ощущение яркости, передаваемое освещенной или светящейся поверхностью глазу. Во многих случаях яркость обеспечивает значительно лучшую информацию относительно качества света, чем освещенность. Для измерения яркости используются измерительные головки (яркомеры) с определенным углом поля зрения.

Освещённость
Световой поток от одного или нескольких световых источников, падающий на определенную поверхность горизонтально или вертикально. В случае непараллельного падения светового потока к поверхности (что является типичным случаем в практической фотометрии), необходимо использование косинусного рассеивателя в качестве измерительной геометрии.

Радиометрия
Метрологическая оценка оптического излучения с использованием радиометрических величин: потока излучения, силы излучения, энергетической яркости и энергетической освещенности. Основной функцией радиометрии является исследование интенсивности облучения, независимо от длины волны. Это главное отличие между радиометрией и измерительными величинами, используемыми в фотометрии, фотобиологии, физиологии растений и т.д.

Сила излучения
Общая мощность, переносимая излучением.

Интенсивность излучения
Отношение силы излучения, испускаемая источником света в определённом направлении, внутри малого телесного угла, к этому телесному углу. Интенсивность излучения используется для измерения геометрического распределения мощности излучения.

Энергетическая яркость
Отношение силы излучения, испускаемого с бесконечно малой площадки источника и распространяющегося в бесконечно малом телесном угле, к площади проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению распространения и величине телесного угла. Энергетическая яркость используется для анализа и оценки свойств апертурных излучателей. Стерадианные или телескопические адаптеры могут использоваться как геометрии измерения.

Интенсивность излучения
Отношение силы излучения, падающего на поверхность, к площади этого участка. Для измерения интенсивности излучения очень важно пространственное исследование падающего излучения (определение угла, который образует нормаль к поверхности с направлением на источник).

Сравнение фотометрических и радиометрических величин

Каждая фотометрическая величина соответствует радиометрической величине и содержит одни и те же взаимосвязи между ними. Величины можно разделить по их индексам: V (видимый) и E (энергетический) спектры.

Функция спектральной чувствительности человеческого глаза

Относительная спектральная чувствительность человеческого глаза определяется общим уровнем освещенности в момент наблюдения. Человеческий глаз реагирует на лучистую энергию, длина волны которой лежит в пределах приблизительно от 380 до 760 мкм. Эта реакция не остается постоянной. При высоких уровнях освещенности максимум чувствительности, так же как и вся кривая относительной спектральной чувствительности глаза, сдвигается в желто-зеленую область. При низких уровнях освещенности положение кривой изменяется и тогда ее максимум приходится на сине-зеленую область спектра. Глаз, адаптированный к свету, имеет функцию дневного (фотопического) зрения, а для глаз, адаптированный к темноте — ночного (скотопического) зрения. Подробная характеристика кривой спектральной чувствительности приводится в табличном формате, в стандарте DIN 5031.
Изменения спектральной чувствительности глаза происходят благодаря наличию в ретине двух типов светочувствительных элементов: палочек и колбочек. Колбочки работают главным образом при высоких уровнях освещенности, палочки — при низких уровнях освещенности. Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного/фотопического зрения (колбочки, > 10 кд/м2) описывается с помощью функции V(λ), которая является функцией, используемой в большинстве случаев. Световая эффективность для случая ночного/скотопического зрения (палочки,

Другие материалы:

Инфракрасные измерительные приборы обеспечивают большие преимущества, связанные с измерительными задачами, которые не могут быть решены при помощи обычных контактных термометров.