Световой колодец

[vamoroz]

Согласно теории, освещенность поверхности зависит от угла наклона падения светового луча и пропорциональна косинусу этого угла. С учетом этого, предполагаю, что освещение экрана, расположенного перпендикулярно к оптической оси, будет максимально в центре и убывать к его краям. Меня интересует, что будет, если между экраном и источником света поместить трубку, зеркальную изнутри. Изменится ли освещенность экрана в этом случае? Проводились ли подобные эксперименты? Если да, то где можно об этом узнать?

[amon]

Слюсарев Г.Г. "О возможном и невозможном в оптике."

[wrest]

vamoroz
Картинку нарисуйте.
Свет параллельный?
Стенки "трубки" параллельны лучам?

[Frankenshtine]

vamoroz в сообщении #1299135 писал(а):

Согласно теории, освещенность поверхности зависит от угла наклона падения светового луча и пропорциональна косинусу этого угла. С учетом этого, предполагаю, что освещение экрана, расположенного перпендикулярно к оптической оси, будет максимально в центре и убывать к его краям.

Не думаю что это корректный вывод из данного утверждения. Рассмотрите световой луч как фотоны, движущиеся строго параллельно друг другу, на одинаковых расстояниях x. Когда они достигают экрана, плоскость которого перпендикулярна потоку, расстояния на экране для точек взаимодействия с фотонами соответствуют этой же величине, x. Но если экран наклонить, то расстояние увеличится на величину, обратно пропорциональную косинусу угла. Таким образом, на ту же площадь будет попадать меньше фотонов, то есть освещённость уменьшится. И она уменьшится равномерно по всей площади.
Таким образом, убывать к краям освещённость будет тогда, когда сам световой поток неравномерен и его плотность убывает от центра к краям, или когда поток не параллелен (и тогда надо рассматривать конкретные условия).

[vamoroz]

Неравномерная освещенность экрана, - основное явление, которое хотелось бы обсудить в данной теме. Предположу, что при ярком солнечном освещении, когда падающие лучи перпендикулярны экрану, такого явления наблюдать не получится. Здесь без разницы, - падающие лучи попадают на экран через световой колодец или нет. Следовательно, данный случай рассматривать бессмысленно.
Интересуют условия, при которых данное явление можно наблюдать. Возможно, при рассеянном дневном свете, когда каждую точку пространства можно рассматривать как некий источник освещения, через колодец такое явление можно зафиксировать. Есть ли возражения по данному поводу?
Уважаемый amon.
В рекомендованной Вами книге нет информации по оптической системе типа «световой колодец».

[amon]

vamoroz в сообщении #1299749 писал(а):

Уважаемый amon.
В рекомендованной Вами книге нет информации по оптической системе типа «световой колодец».

Ваш "световой колодец", как я понял, просто световод. Если световод идеальный, то световой поток на выходе равен световому потоку на входе, а последний дается формулой (10) параграфа 7 рекомендованной Вам книжки.

[vamoroz]

Уважаемый amon
Вы имеете в виду формулу

$$\Phi=\pi B \frac{ \overline{C C ^ \prime }^2 }4 u^2 \eqno(10) $$

?

[wrest]

vamoroz в сообщении #1299135 писал(а):

С учетом этого, предполагаю, что освещение экрана, расположенного перпендикулярно к оптической оси, будет максимально в центре и убывать к его краям.

Если лучи света не параллельны (источник точечный), то поворот экрана приведет не только к изменению углов падения, но и к изменению расстояний от экрана до источника, а освещенность пропорциональна квадрату расстояния до источника.

В случае фотографического объектива (это явно не следует из вашего текста, но "оптическая ось" обычно применяется к подобным приборам -- линзам, объективам и т.п.), освещенность кадра падает к краям пропорционально примерно биквадрату косинуса. Правда, угол отсчитывают от заднего (выходного) зрачка объектива. Явление называют "виньетирование".

[amon]

vamoroz в сообщении #1299817 писал(а):

Вы имеете в виду формулу ... (10)

Да. И вообще, полезно почитать хотя бы начало. Если разберетесь, то многие вопросы сами отпадут.

[vamoroz]

Уважаемый wrest
1. Как мне кажется, рассеянный дневной свет соответствует случаю бесконечно большому числу точечных источников, расположенных перед оптической системой (световым колодцем). Вы со мной согласны?
2. Экран предлагается разместить за оптической системой и не поворачивать его во время эксперимента.
3. Под понятием «оптическая ось» я имею в виду прямую, равноудаленную от всех стенок колодца.
4. Никакими объективами и линзами световой колодец не оснащен. Это просто яма определенных размеров.
5. Интересует освещенность отдельных участков дна ямы в зависимости от ее размеров.
6. По поводу виньетирования. Прочитал, что этим явлением можно управлять с помощью изменения диафрагмы объектива. При полной открытой диафрагме виньетирование максимально. Уменьшение диафрагмы приводит к тому, что источник света, попадающий в фотокамеру последовательно приближается к точечному. Я не прав?
7. Интересно, процесс виньетирования связан непосредственно с оптической системой типа объектив или это некое физическое явление, которое можно наблюдать отдельно?

Уважаемый amon
Вами рекомендована прекрасная книга по оптике. Не смотря на более чем полувековой ее возраст, она актуальна и сегодня. К сожалению, в ней нет интересующей меня информации. Меня интересует статистика освещенности отдельных участков экрана в зависимости от дальности.
На основании рекомендуемой Вами формулы освещенность всех участков экрана постоянна. Какие опыты были проведены, подтверждающие это?

[wrest]

vamoroz в сообщении #1300159 писал(а):

1. Как мне кажется, рассеянный дневной свет соответствует случаю бесконечно большому числу точечных источников, расположенных перед оптической системой (световым колодцем). Вы со мной согласны?
2. Экран предлагается разместить за оптической системой и не поворачивать его во время эксперимента.
3. Под понятием «оптическая ось» я имею в виду прямую, равноудаленную от всех стенок колодца.
4. Никакими объективами и линзами световой колодец не оснащен. Это просто яма определенных размеров.
5. Интересует освещенность отдельных участков дна ямы в зависимости от ее размеров.

В этих условиях, плюс еще три условия: диаметр колодца намного превышает длины волн видимого света, на "входе" светового колодца стоит матовая пластинка, экран приставлен к "световому колодцу" впритык, освещенность экрана будет равномерной.

vamoroz в сообщении #1300159 писал(а):

6. По поводу виньетирования. Прочитал, что этим явлением можно управлять с помощью изменения диафрагмы объектива. При полной открытой диафрагме виньетирование максимально. Уменьшение диафрагмы приводит к тому, что источник света, попадающий в фотокамеру последовательно приближается к точечному. Я не прав?

Не только (и не столько) это. Чем меньше входной зрачок объектива, тем меньше он перекрывается краями объектива для падающего под углом света. Наглядно это выглядит так:

(Картинка:)

Источник: http://periscope.com.ua/osnovy-fotografii/vinetirovanie

vamoroz в сообщении #1300159 писал(а):

7. Интересно, процесс виньетирования связан непосредственно с оптической системой типа объектив или это некое физическое явление, которое можно наблюдать отдельно?

Это связано с парой накладывающихся друг на друга закономерностей: освещенность падает пропорционально квадрату расстояния, освещенность падает пропорционально косинусу угла наклона лучей. Плюс некоторые геометрические ограничения типа приведенного на картинке выше, в том числе то, что расстояние от точки до плоскости увеличивается при увеличении угла.

[Pphantom]

Ну что ж, на это было похоже, но стоило дождаться. vamoroz, Вам был обещан постоянный бан за очередную тему про доску Гальтона, вот он и случился.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Пургаторий (М)»