К вопросу о применении аналитического метода по определению фокусирующей способности бытовых стеклянных изделий с целью производства судебной пожарно-технической экспертизы

Размещено на http://www.allbest.ru

К вопросу о применении аналитического метода по определению фокусирующей способности бытовых стеклянных изделий с целью производства судебной пожарно-технической экспертизы

М.Б. Руденко

Аннотация

В статье рассматривается вопрос применения аналитического метода по определению фокусирующей способности бытовых стеклянных изделий в рамках производства судебной пожарно-технической экспертизы. Конкретизированы подходы к использованию математической зависимости по определению основных оптических параметров тонких линз.

Ключевые слова: судебная пожарно-техническая экспертиза, лучистая энергия, фокусирующая способность, оптическая сила, фокусное расстояние, линза, бытовые стеклянные изделия.

Abstract

M. B. Rudenko

THE QUESTION OF THE RESORT OF AN ANALYTICAL METHOD OF DETERMINING OF THE FOCUSING ABILITY OF CONSUMER GLASSWARE TO PRODUCE FORENSIC FIRE INVESTIGATION

In article the issue of applying of an analytical method of determining of the focusing ability of consumer glassware to produce forensic fire investigation is considered. Approaches to the use of mathematical relationship defining of key optical qualities of thin lens are specified.

Keywords: forensic fire investigation, the radiant energy focusing ability, the optical power, a focal distance, lens, consumer glassware.

Основная часть

Анализ версий о пожарах за 2017 г. указывает на актуальность проведения исследований, направленных на установление причины возгорания, связанной с зажигательной способностью бытовых стеклянных изделий. Согласно ему [1], количество пожаров, возникших по «прочим причинам», составляет -- 16 тыс. 305 в год (30,03 % от общего количества), при этом погибло -- 519 чел. (6,67 % от общего количества), получено травм людей -- 1 тыс. 144 (12,29 % от общего). Установление причины пожара является важной и неотъемлемой частью производства судебной пожарно-технической экспертизы.

Для исследования зажигательной способности бытовых стеклянных изделий используются эмпирические и аналитические методы. Среди аналитических методов, применяемых для оценки фокусирующей способности бытовых стеклянных изделий, можно выделить те, которые направлены на определение фокусного расстояния f и оптической силы D тел вращения.

В качестве тел вращения, используемых в быту, можно выделить декоративные стеклянные изделия (например, вазы), тарное стекло (банки, бутыли, флаконы), предметы кухонного обихода (фужеры, графины, блюдца, пиалы и т. п.), их части и фрагменты.

Для определения фокусирующей способности бытовых стеклянных изделий используется зависимость (*), пригодная для идеальной линзы:

f -- фокусное расстояние, м;

D = у -- оптическая сила линзы, Дпт;

п -- коэффициент преломления материала изделия;

п0 -- коэффициент преломления среды (воздух является диатермичным телом, п0 =1);

d -- расстояние между сферическими поверхностями линзы вдоль оптической оси, также известное как толщина линзы, м;

R, R --радиусы кривизны поверхностей тел вращения, м.

В комментариях авторов [3--6] отмечаются противоречия по использованию зависимости (*), на что ранее указывалось [2]. Отсутствие верного представления по использованию зависимости (*) не позволяет правильно определить фокусное расстояние f, [м] и оптическую силу D линзы аналитическим путём. Разберёмся в особенностях использования выражения (*).

Для случая плоско-выпуклой линзы (рис. 1) в равенство (*) по месту Rі может подставиться только значение радиуса, формирующего выпуклую поверхность тела вращения, т. к. только такая подстановка способствует получению положительного результата ( D >0), указывающего на собирательные свойства линзы.

Рисунок 1 Плоско-выпуклая линза

Для плоско-выпуклой линзы центры поверхностей тел вращения могут располагаться как по одну (рис. 1, а), так и по разные стороны (рис. 1, б) от условной плоскости линзы. Формирование плоской поверхности линзы возможно при бесконечно большом значении R2 ( R2 стремится к бесконечности, отношение 1 / R2 стремится к нулю). В таком случае можно предположить, что положение центров тел вращения относительно друг друга и относительно положения линзы не должно влиять на определение искомых величин D и f.

Для случая плоско-вогнутой линзы (рис. 2) значение радиуса, определяющего вогнутую поверхность тел вращения в формуле (*), можно подставлять только по месту R2 , позволяющего получить отрицательный результат ( D <0), и указывающего на рассеивающие свойства линзы, и невозможно подставить по месту Ri, так как конечный результат станет положительным.

Рисунок 2 Плоско-вогнутая линза

Для рассмотренных первого и второго случаев значение радиуса, формирующего плоскую поверхность, можно подставлять как по месту R1, так и по месту R2 . Поскольку для создания плоской поверхности радиус кривизны сферической поверхности должен стремиться к бесконечности, то и отношение 1 / R при любом знаке этого слагаемого будет ничтожно сказываться на конечном результате величин D и f .

Рисунок 3 Двояковыпуклая (выпукло-выпуклая) и двояковогнутая (вогнуто-вогнутая) линзы

Поэтому, определяющим при подстановке значений радиусов по месту Rj и R2 является сам знак, стоящий пред величиной 1 / R в выражении (*), учитывающий форму поверхности тел вращения: выпуклая или вогнутая.

В подтверждение этому рассмотрим двояковыпуклые и двояковогнутые линзы.

Двояковыпуклую и двояковогнутую линзы (рис. 3) можно рассматривать как сочетание двух плоско-выпуклых (рис. 3, а) или двух плоско-вогнутых (рис. 3, б) линз соответственно, совмещённых друг с другом плоскими поверхностями. Поскольку свойства плоско-выпуклых и плоско-вогнутых поверхностей известны, то совмещение аналогичных линз друг с другом по плоским поверхностям должно усиливать их свойства.

Выпукло-выпуклая линза, составленная из двух одинаковых плосковыпуклых линз, должна иметь более развитые собирательные свойства, чем взятая одна из них плоско-выпуклая. А вогнуто-вогнутая линза, составленная из двух одинаковых плоско-вогнутых линз, должна иметь более развитые рассеивающие свойства, чем взятая одна из них плоско-вогнутая. В таком случае, в выражении (*) для всех случаев выпукло-выпуклых линз знаки у слагаемых 1/ R будут только положительными:

а для всех случаев вогнуто-вогнутых линз все знаки перед 1 / R в выражении (*) будут только отрицательными:

Несложно представить, что для случая сочетания поверхностей тел вращения (рис. 4, а, б)

Рисунок 4 Вогнуто-выпуклые линзы выражение (*)

будет выглядеть:

Таким образом, в каком бы месте по отношению к линзе или источнику света не располагались центры сферических поверхностей тел вращения, какое бы обозначение на схеме не использовалось для обозначения радиуса кривизны поверхности тел вращения, знак его подстановки в выражение (*) будет определяться формой самой поверхности: если выпуклая, то в формуле перед 1 / R будет использоваться знак «+», если вогнутая, то перед 1 / R будет использоваться знак «-».

Выводы

Результаты, полученные аналитическим путём, с учётом знака подстановки радиусов тел вращения хорошо согласуются с эмпирическими исследованиями по определению фокусного расстояния и оптической силы линзы.

судебный пожарный экспертиза линза

Список использованных литературы и источников

1. Электронная энциклопедия пожарного дела [Электронный ресурс]. -- Режим доступа: http://wiki-fire.org/статистика-пожаров-РФ-2017.ashx (дата обращения: 20.05.2019).

2. Руденко М. Б., Литвинова А. С. Влияние геометрической формы бытового стекла на его собирательную способность // Деятельность правоохр. органов в совр. условиях: матер. XVIII Междунар. науч.-практ. конф., посв. 20-летию образования ин-та. -- Иркутск: Восточно-Сибирский институт Министерства внутренних дел Российской Федерации, 2013. -- С. 278--279.

3. Барановский В. Новый подход к оценке пожарной опасности лесных массивов в условиях действия сфокусированного солнечного освещения // Пожаровзрывобезопас- ность. -- 2013. -- № 1. -- С. 92.

4. Ландсберг Г. С. Оптика. -- 5-е изд. -- М.: Наука, 1976. -- 214 с.

5. Борн М. А. Основы оптики. -- М., 1973. -- 315 с.

6. ПлатуновЕ. И. Физика: слов.-справ. -- СПб.: Питер, 2005. -- 496 с.

Размещено на Allbest.ru