R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
3. Nuqtaviy yoruglik manbayi deganda nimani tushunasiz? Òarifini bering,
misollar keltiring. 4. Yoruglik nuri deb nimaga aytiladi? Yoruglik dastasi debchi? 5. Fotometriya nimani organadi? 6. Asosiy fotometrik kattaliklarni ayting, tarifini bering, formulasini yozing. 7. Fotometrik kattaliklarning olchov birliklarini ayting, tarifini bering. 8. Yoritilganlik qonunlarini keltirib chiqaring va tarifini bering. 9. Fotometrlar qanday asboblar? Òuzilishini va ishlash prinsiðini tushun- tiring. Masala yechish namunalari 1- masala. Bir-biridan 2 m uzoqlikda turgan S 1 va S 2 nuqtaviy yoruglik manbalarini birlashtiruvchi S 1 S 2 togri chiziqning ortasidagi B nuqtadan uzunligi 1 m bolgan OB perpendikulyar otkazilgan (39- rasm). O nuqtada perpendikulyar bilan 15° burchak www.ziyouz.com kutubxonasi 54 hosil qiluvchi noshaffof plastinka joy- lashtirilgan. Plastinkaning ikkala tomoni- ning yoritilganligi bir xil va 20 lx ga teng. Manbalarning yoruglik kuchini toping. Berilgan: S 1 S 2 =2m; OB=1m; E 1 =E 2 =20 lx; α=15°. Òopish kerak: I 1 ? I 2 ? Yechilishi. S 1 B, S 2 B va OB masofalarni l harfi bilan belgilaymiz; l = 1m. S 1 O va S 2 O nurlarni otkazamiz va bu nurlarning plastinkaga tushish burchaklarini mos ravishda α 1 va α 2 deb belgilaymiz. Shakldan korinadi, α 1 +α=45°, binobarin: α 1 =45°−α=45°− 15°=30° va α 2 =90°−α 1 =90°−30°=60°. Yoritilganlik qonuniga asosan: 1 1 1 2 1 cos ; I E r = α 2 2 2 2 2 cos . I E r = α r masofani aniqlaymiz. Òeng yonli togri burchakli S 1 OB uchbur- chakdan r 2 =l 2 +l 2 =2l 2 , yani 2 r l = boladi. U holda plastinka sirtlarining yoritilganligi quyidagicha boladi: 1 1 1 2 cos ; 2 I E l = α = α 2 2 2 2 cos . 2 I E l Bu ifodalardan manbalarning yoruglik kuchini topamiz: 2 1 1 1 2 ; cos l E I = α 2 2 2 2 2 . cos l E I = α Hisoblash: 2 1 2 20 1 lx m 46 cd; 3 / 2 I ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = 2 2 2 20 lx m 80 cd. 0,5 I ⋅ ⋅ ⋅ = = 2- masala: Òola yoruglik oqimi 1300 lm bolgan lampa stol markazidan 2 m balandlikda osilgan. Diametri 1,5 m bolgan dumaloq stolning ortasida va chetlarida yoritilganlik qanday boladi? Berilgan: Ô 0 =1300 lm; h=2m; d=1,5 m. Òopish kerak: E A ? E B ? Yechilishi. Stol ortasining yoritilganligi (40- rasm) 2 , A I E h = bunda: 0 . 4 Ô I = π 40- rasm. 39- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 55 Binobarin, 0 2 . 4 A Ô E h = π Stol chetining yoritilganligi: 2 cos , B I E r = α 40- rasmdan: 2 2 , 2 d r h = + 2 2 cos , ( / 2) h h d α = + u holda: 0 2 2 2 2 . 4 2 2 B Ô h E d d h h = ⋅ π + + Hisoblash: 2 2 2 2 2 1300 lm 1300 lm 43,14 4m 4 3,14 (4 0,75 )m 2m 26 lx ; 211x. (4 0,75 )m A B E E ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + = = = × = + 3- masala. Yoruglik kuchi 300 cd ga teng manbadan 3 m uzoqlikda joylashgan va yuzi 15 sm 2 bolgan sirtga tik tushayotgan yoruglik oqimini toping. Berilgan: S=15 sm 2 =1,5·10 -3 m 2 ; r =3 m; I=300 cd=3·10 2 cd; α=0°. Òopish kerak: Ô? Yechilishi. Manbani radiusi 3 m bolgan sferaning markazida joylashgan deb hisoblaymiz. S sirt sferik sirtning bir qismini tashkil etadi. U holda bunday sirtning yoritilganligi 2 cos I E r = ⋅ α boladi. Ikkinchi tomondan: . Ô E S = Bu ifodalarning ong qismlarini tenglashtirib, S sirtga tushayotgan yoruglik oqimi uchun quyidagi munosabatni hosil qilamiz: 2 cos . I S Ô r ⋅ = α Hisoblash: 2 3 2 2 3 10 cd 1,5 10 m cos0 0,05 lm. 9 m Ô − ⋅ ⋅ ⋅ = = o 4- masala: Yoruglik kuchi 120 cd bolgan elektr lampa 3 sm radiusli xira sferik plafon bilan oralgan. Lampaning ravshanligi va yorqinligini toping. Plafon shishada yoruglikning yutilishini hisobga olmang. www.ziyouz.com kutubxonasi 56 Berilgan: I=120 cd; r =3 sm=3·10 -2 m. Òopish kerak: R? B? Yechilishi. Òarifga asosan, manbaning ravshanligi 0 . Ô R S = Bizga malumki, yoruglikning toliq oqimi 0 4 Ô I I = Ω = π , cferaning sirti S=4πr 2 boladi. U holda: 2 2 4 . 4 I I R r r π = = π Lampaning yorqinligi R= πB munosabatdan foydalanib topiladi: 2 R I B r = = π π . Hisoblash: 5 4 2 4 4 2 120 cd 1,33 10 lx 9 10 m 120 cd 4,25 10 nt. 3,14 9 10 m R B − − = = ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ ⋅ Mustaqil yechish uchun masalalar 16. Bir-biridan 20 sm masofada turgan ikkita ekran orasiga yoruglik manbayi joylashtirilgan. Chap ekran ong ekranga nisbatan 3 marta koproq yoritilishi uchun manbani chap ekrandan qanday masofada qoyish kerak? 17. Bir-biriga nisbatan 6 m masofada 4 m uzunlikdagi vertikal ornatilgan ikki simyogochga yoruglik kuchlari I 1 =I 2 =200 cd bolgan lampalar osilgan. Har bir lampa ostidagi va simyogochlar ortasidagi yer yuzining yoritilganligini toping. 18. 0,6 steradian fazoviy burchak uchiga ornatilgan nuqtaviy manba shu burchak ichida 240 lm yoruglik oqimini tarqatadi. Manbaning yoruglik kuchini aniqlang. 19. Fotometr bir tomondan 50 sm narida turgan yoruglik kuchi 100 cd bolgan lampa bilan yoritilmoqda. Fotometrning qismlari bir xil yoritilishi uchun uning ikkinchi tomoniga 30 sm masofada turgan lampaning yoruglik kuchi qancha bolishi kerak? www.ziyouz.com kutubxonasi 57 20. Yassi sirtning nuqtaviy manbaga eng yaqin nuqtasidagi yoritilganligi 100 lx ga teng. Shu sirtga nurlarning tushish burchaklari 30°, 45°, 60° bolgan joylaridagi yoritilganlik nimaga teng boladi? 21. 25 cd va 100 cd li ikki lampa bir- biridan 1 m masofada joylashgan. Fotometr ikkala tomondan bir xil yoritilishi uchun uni bu lampalar orasida qayerga qoyish kerak? 22. 100 cd yoruglik kuchiga ega bolgan lampochka bilan yuzasi 300 sm 2 bolgan qogoz varagi yoritiladi. Unga lampochkadan butun yoruglikning 0,5 foizi tushadi. Shu qogoz varagining yoritilganligini toping. 23. Quyoshning togri tushayotgan nurlari 100000 lx yoritilganlik hosil qiladi. Yoruglik kuchi 1000 cd bolgan lampadan qanday masofada xuddi shunday yoritilganlik hosil qilish mumkin? 24. Yoruglik nurlari tik tushayotgan sirtning 500 W quvvatli lampa tomonidan yoritilganligi 28 lx ga teng. Lampa bilan sirt orasidagi masofa 5 m. Lampaning yoruglik berishini (lm/W larda) toping. 25. Bir ishni bajarish uchun stolning yoritilganligi 10 lx bolishi kerak. Yoruglik kuchi 100 cd bolgan lampani stol markazidan qanday balandlikka ornatish kerak? 26. Normal tushayotgan quyosh nuridan Yer sirtining yoritil- ganligini toping. Quyoshning ravshanligi 1,2·10 9 nt. 27. Òeng tomonli uchburchakning uchlarida har birining yoruglik kuchi 10 cd dan bolgan uchta lampa joylashtirilgan. Uchburchak markazida uning tomonlaridan biriga parallel va uchburchak tekisligiga tik holda plastinka joylashtirilgan (41- rasm). Shu plastinka ikkala sirtining yoritilganligini toping. Uchburchakning bitta tomonining uzunligini 200 sm ga teng deb oling. 41- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 58 III bob. GEOMETRIK OPTIKA 19- §. Yoruglikning togri chiziq boylab tarqalishi. Ferma prinsiði Yoruglikning tarqalishi yoruglik tolqinlari energiyasining kochishidan iboratdir. Agar Quyoshdan kelayotgan yoruglikni darchadagi kichik dumaloq teshik orqali otkazib, chetdan turib qarasak, havoda ingichka yoruglik dastasini koramiz bu yoruglik shulasidir (42- rasm). Òeshikni kichraytirib, biz shulani in- gichkalashtirishimiz yoruglik nurini olishimiz mumkin, biroq uni cheksiz ingichka qilish mumkin emas. Yoruglik nuri geometrik tushunchadir. Yonalishlari fazo- ning ixtiyoriy nuqtasida yoruglik energiyasining kochish yonalishi bilan ustma-ust tushadigan geometrik chiziq yoruglik nuri deyiladi. Bir jinsli muhitda yoruglik togri chiziq boylab tarqaladi. Bir jinsli bolmagan muhitda yoruglik nurlari egiladi. 1662- yilda fransuz matematigi Ferma yoruglikning bir jinsli bolmagan muhitda tarqalish yolini topishga imkon beradigan prinsiðni yaratdi. Ferma prinsiðiga kora, yoruglik shunday yol boylab tarqaladiki, bu yolni bosib otish uchun eng kam vaqt kerak boladi. Yoruglik biror muhitda AB yonalishda tarqalayotgan bolsin (43-rasm). Yolning dS bolagini bosib otish uchun yoruglik dS dt = υ vaqt sarflaydi, bunda υ yoruglikning muhitning berilgan nuqtasidagi tezligi. Yoruglikning muhitdagi υ va vakuumdagi c tezliklari orasidagi bogl- anishga asosan: [(14) formulaga qarang]: dS dt c εµ ⋅ = boladi. n εµ = kattalikni muhitning sindirish korsatkichi deyiladi. Demak: n dS dt c ⋅ = deb yoza olamiz. Yoruglik yolning A 42- rasm. 43- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 59 nuqtasidan B nuqtasigacha bosib otishi uchun ketgan t vaqt quyidagi: 1 B B A A n dS t n dS c c ⋅ = = ⋅ ∫ ∫ ifodadan hisoblab topiladi. Ferma prinsðiga kora, t vaqt minimal bolishi kerak. c ozgarmas kattalik, binobarin, B A n dS ⋅ ∫ integral minimal bolishi kerak. Bu kattalikni yolning optikaviy uzunligi deb ataladi. Bir jinsli muhitda yolning optikaviy uzunligi shu yolning geometrik uzunligi S bilan muhitning sindirish korsatkichi n ning kopaytmasiga teng: L=nS. Shu tushunchadan foydalanib, Ferma prinsiðini quyidagicha tariflash mumkin: yoruglik optikaviy uzunligi minimal bolgan yol boyicha tarqaladi. Agar muhit bir jinsli va izotrop bolsa, uning barcha nuqtalarida n birday va ozgarmas boladi. Binobarin, S geometrik yolning minimal qiymati A va B nuqtalar orasidagi eng qisqa masofaning shu nuqtalarni birlashtiruvchi togri chiziqning uzunligi bilan mos tushishi kerak. Haqiqatan ham, kuzatishlar bir jinsli muhitda yoruglikning togri chiziq boylab tarqalishini korsatadi. Yoruglikning togri chiziq boylab tarqalishiga nuqtaviy manbadan kelayotgan yoruglik yoliga qoyilgan buyumlar soyasining hosil bolishi yoki nuqtaviy bolmagan manbadan keladigan yoruglik yoliga qoyilgan buyumlarning soya va yarim soyalarining hosil bolishi dalil bola oladi. Masalan, S nuqtaviy manbadan (44- rasm) kelayotgan yoruglik nuri yoliga B jismni qoyaylik. Yoruglik togri chiziq boylab tarqalgani uchun B jism yoruglik nurini tosib qoladi, natijada bu jism orqasida kesik konus shaklida soya hosil boladi. Bu konus ichidagi bironta nuqtaga ham S manbadan kelayotgan yoruglik tushmaydi. Shuning uchun bunday konus oqiga tik qilib qoyilgan E ekranda B jismning aniq B′ soyasi hosil boladi. Agar S yoruglik manbayi nuqtaviy bolmasa (45- rasm), manbaning har bir 45- rasm. 44- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 60 nuqtasidan B jismga tushgan yoruglik uning orqasida ayrim-ayrim konus shakli- dagi soyalarni hosil qiladi. Bu soyalarga umumiy bolgan fazoga yoruglik butunlay tushmaydi (rasmda BB 1 B 4 shunday sohadir). BB 1 B 3 B 2 kesik konus orab turgan fazoning har qaysi nuqtasiga manbaning bazi nuqtalaridangina yoruglik tushib, boshqa nuqtalaridan yoruglik tushmaydi. Natijada ekranda B 4 toliq soyaning chetlarida B 2 B 3 ochroq soha hosil boladi. Bu soha yarim soya deyiladi. Òoliq soya sohasidan uzoqlashgan sari yarim soya tobora och bola boradi. Òoliq soya sohasida turgan kuzatuvchiga yoruglik manbayi butunlay korinmaydi, yarim soya sohasidagi kuzatuvchiga esa yoruglik manbayi sirtining malum bir qismigina korinadi. Noshaffof jismga yoruglik manbayidan nurlar tushganda soyaning hosil bolishidan foydalanib, Quyosh va Oy tutilishi hodisalarini izohlash mumkin. Oy Yer bilan Quyosh orasida bolganida Quyoshdan kelayotgan yoruglik nurlarining bir qismini Oy tosadi. Shu sababli Yerda Oyning yarim soyasi (B 2 B 3 ) hosil boladi (46- rasm). Yarim soya ichida turgan kuzatuvchiga Quyosh sirtining bir qismi qoraygan bolib korinadi, yani Quyosh qisman tutiladi, B 1 sohadagi kuzatuvchiga Quyosh korinmaydi, shuning uchun Quyosh tola tutiladi, deyiladi. Bu korib otilgan hodisalar yoruglikning togri chiziq boyicha tarqalishini tasdiqlaydi. 20- §. Yoruglikning qaytishi. Kozgu Òajriba va nazariyaning korsatishicha, yoruglik nuri shaffof muhitlarda yoruglikning vakuumdagi tezligidan kichik bolgan tezliklar bilan tarqalar ekan. Òurli shaffof muhitlarda yoruglikning tarqalish tezligi turlicha boladi. Barcha nuqtalarida yoruglikning tarqalish tezligi bir xil bolgan muhit optik bir jinsli muhit deb ataladi. Yoruglik bir jinsli muhitda togri chiziqli tarqaladi. Ikki xil muhit chegarasida nur ozining yonalishini ozgartirib, bir qismi birinchi muhitga qaytadi. Bu hodisa yoruglikning qaytishi deb ataladi. Yoruglikning qolgan qismi esa ikkinchi muhitga otib, uning ichida tarqalishni davom ettiradi. 46- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 61 Ikki muhit orasidagi chegaraning xossalari qanday bolishiga qarab, qaytishning xarakteri turlicha bolishi mumkin. Agar chegara notekisliklarining olchami yoruglik tolqinining uzunligidan kichik bolsa, bunday sirt kozgusimon sirt deb ataladi. Ana shunday sirt (masalan, silliq shisha sirti, yaxshilab jilolangan metall sirti, simob tomchisining sirti va boshqalar)ga ingichka parallel nurlar dastasi tarzida tushadigan yoruglik nurlari sirtdan qaytgandan keyin ham parallel nurlar dastasi korinishida qoladi. Yoruglikning bunday qaytishi tekis qaytish deyiladi (47- rasm). Yoruglikni tekis qaytaruvchi sirt kozgu deb ataladi. Agar sirtdagi notekisliklarning olcha- mi yoruglik tolqini uzunligidan katta bolsa, ingichka shula chegarada sochiladi. Yoruglik nurlari qaytgandan keyin turli yonalishlarda tarqaladi. Bunday qaytish tarqoq qaytish (yoki diffuz qaytish) deb ataladi (48- rasm). Ozi yoruglik tarqatmaydigan buyumlarni ulardan yoruglikning xuddi shu tarqoq qaytishi tufayligina koramiz. Hatto juda silliq sirtdan ham yoruglik juda oz darajada sochiladi. Aks holda biz bunday jismlarning sirtini kora olmagan bolar edik. Òushayotgan AC nur bilan MM 1 sirtning nur tushayotgan C nuqtasiga otkazilgan CN perpendikulyar (normal) orasidagi α burchakka yoruglikning tushish burchagi deyiladi (49- rasm). Qaytgan CB nur bilan CN perpendikulyar orasidagi α′ burchak yoruglikning qaytish burchagi deyiladi. Singan CD nur bilan CN 1 perpendikulyar orasidagi β burchak sinish burchagi deyiladi. Yoruglikning qaytishi quyidagi qonunga boysunadi: 1) tushuvchi AC nur va ikki muhit chegarasida nurning tushish nuqtasidan chiqarilgan CN perpendikulyar qaysi tekislikda yotsa, qaytgan nur CB ham shu tekislikda yotadi; 2) qaytish burchagi tushish burchagiga teng boladi, yani: ′ α = α . 47- rasm. 48- rasm. 49- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 62 Yoruglikning qaytish qonunini quyidagi tajriba asosida kuzatamiz. Darajalarga bolingan doiraviy disk markaziga MM yassi kozguni shunday joylashtiramizki, unda ON normal, tushuvchi SO va qaytuvchi OS 1 nurlarni kuzatishimiz mumkin bolsin (50- rasm). Bunda O nuqta nurning tushish nuqtasi boladi. Yoruglik manbayi S nuqtaga ornatilgan. Diskni aylantirib nurning tushish burchagini ozgartirsak, uning qaytish burchagi ham ozgaradi. Agarda manbani S 1 nuqtaga ornatib, nurning tushish yonalishini ozgartirsak, qaytgan nur nurning oldingi tushish OS yonalishida qaytganini koramiz. Demak, tushuvchi va qaytuvchi nurlar ozaro aylana olar ekan. Bunga yoruglik nurining aylanuvchanligi deyiladi. Bundan tashqari yuqoridagi tajribadan tushuvchi va qaytuvchi nurlarning bir tekislikda yotishiga va nurning tushish burchagi qaytish burchagiga teng ekanligiga ham ishonch hosil qilish mumkin. Amalda yassi va sferik kozgulardan keng foydalaniladi. 21- §. Yassi kozguda buyumning tasviri Yassi kozgudan yoruglikning qaytishi va unda buyumning tasviri qanday hosil bolishi bilan tanishib chiqaylik. Yoruglik chiqaruvchi S nuqta MM 1 yassi kozgu yaqinida turgan bolsin (51- rasm). Yoruglikning qaytish qonunidan foydalanib, shu S nuqtaning tasvirini yasaymiz. Yoruglik nurlari S nuqtadan SC, SC 1 va boshqa yonalishlarda chiqadi. Bu nurlar kozgu sirtidan qaytib, CD, C 1 D 1 va boshqa yonalishlarda tarqaluvchi nur dastasini 50- rasm. 51- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 63 hosil qiladi. Agar bunday tarqaluvchi nurlar dastasi kozimizga tushsa, bizning nazarimizda bu nurlar xuddi ularning xayoliy davomlarining kesishishida yotgan S ′ nuqtasiga joylashgan yoruglik manbayidan chiqayotganday tuyuladi. Bunday holda S ′ nuqta yoruglik sochayotgan S manbaning yassi kozgudagi mavhum tasviri deyiladi, chunki bu nuqtada qaytgan nurlar aslida kesishmay ularning davomlari kesishadi. Qaytgan nurlar kesishgan nuqta yoruglik socha- yotgan nuqtaning haqiqiy tasviri deyiladi. Òogri burchakli SC 2 C 1 va S ′C 2 C 1 uchburchaklarning tengligidan SC 2 =S ′C 2 ekanligi kelib chiqadi. Bundan korinadiki, nuqta kozgudan qancha masofada turgan bolsa, uning tasviri ham kozgudan (lekin orqasida) shuncha masofada hosil boladi, yani yoruglik sochayotgan nuqta va uning mavhum tasviri yassi kozguga nisbatan simmetrik joylashgan boladi. Bu xossadan foydalanib, buyumning yassi kozgudagi tasvirini nuqtalar toplami sifatida yasash mumkin. Buning uchun buyumning har bir nuqtasiga kozguga nisbatan simmetrik bolgan nuqtalarni topish kerak. Buyumning yassi kozgudagi tasviri hamma vaqt mavhum, togri, buyumga teng va kozgu tekisligiga nisbatan simmetrik boladi. 22- §. Sferik kozgu. Sferik kozguning formulasi Sferik kozgu yaxshi ishlov berib silliqlangan shar sirtining bir qismidir. Yoruglik nuri sferik sirtning ichki va tashqi sirtidan qaytishiga qarab sferik kozgular mos ravishda botiq va qavariq kozgular deyiladi. 52- rasmda botiq sferik kozgu tasvirlangan. Shar sirtining C markazi kozguning optik markazi, shar sigmentining O uchi esa kozguning qutbi deyiladi. C optik markazidan otadigan har qanday 52- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 64 nur kozguning optik oqi, sfera markazi C dan va kozgu qutbi O dan otadigan CO optik oq kozguning bosh optik oqi deyiladi. Faqat bosh optik oq yaqinida va optik oqqa kichik burchak ostida kelayotgan nurlar markaziy nurlar yoki paraksial nurlar deb ataladi. Yoruglik chiqaruvchi S nuqtadan kozgugacha bolgan OS=d masofa, shu nuqta tasviri S ′ dan kozgugacha bolgan OS ′=f oraliq va sferik kozgu radiusi OC =R orasidagi boglanishni topaylik. Ravshanki, α tushish burchagi boladi, chunki bu burchak tushayotgan nur va shar sirtiga perpendikulyar bolgan MC=R radius orasida hosil boladi, ′ α qaytish burchagi. Uchburchakning tashqi burchagi togrisidagi teoremaga muvofiq SMC uchburchak uchun quyidagini yozish mumkin: γ=α+ϕ. Xuddi shuningdek, Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling