Влияние спектрального состава источника света на фотографический процесс
Типы приемников света, селективные приемники, регистрирующие излучение в определенных интервалах длин волн. Источники оптического излучения. Характеристика хода интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.12.2015 |
| Размер файла | 628,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ"
Курсовая работа
Тема: Влияние спектрального состава источника света на фотографический процесс
Митин М.А.
Санкт-Петербург
2015
Содержание
Реферат
Введение
1. Типы приемников света
1.1 Селективные
1.2 Не селективные
2. Источники оптического излучения
2.1 Спектральный состав
2.2 Цветовая температура
2.3 Абсолютно черное тело
2.4 Законы излучения абсолютно черного тела
2.5 Классификация источников света
3. Изображение
3.1 Модели формирования изображения, автотипный закон синтеза цвета
3.2 Оптическая плотность
3.3 Законы отражения
Литература
Реферат
Курсовая работа на тему "Влияние спектрального состава источников света на фотографический процесс" включает в себя: 16 стр,1 рис, 4 раздела, 10 подразделов.
Введение
Спектральный состав света оказывает огромное влияние на фотографический процесс. Поскольку он воздействует на такие важные факторы как: цветопередача, цветовая температура и многие другие. Так же на сам спектральный состав так же влияет множество факторов.
1. Типы приемников света
1.1 Селективные
Это приемник света, который чувствителен только к излучаемому спектру только в определенном диапозоне длинн волн
Например человеческий глаз является хорошим примером селективного приемника света.
Селективные приемники регистрируют излучение в определенных интервалах длин волн. Так, человеческий глаз видит свет только в области длин волн от 400 ммк до примерно 720 - 750 ммк, с максимумом чувствительности при 555 ммк. Несенсибилизированпые фотопластинки чувствительны к ультрафиолетовому свету и к видимой области спектра примерно до зеленой ее части. Специально сенсибилизированные фотопластинки ( ортохроматические, панхроматические) чувствительны и к остальной части видимой области и могут быть очувствлены даже к инфракрасным лучам. Фотоэлементы, в зависимости от состава и обработки их катодов, обладают границами чувствительности, различающимися в широких пределах.
1.2 Не селективные
Это приемники света , спектр чувствительности которых не ограничен определенными параметрами как в случае с селективным.
Как правило полным спектром обладает только электронная техника , как пример можно рассматривать специальную аппаратуру которая способна увидеть полностью ИК спектр в том диапозоне который недоступен нашему глазу.
2. Источники оптического излучения
2.1 Спектральный состав
Оптическая область спектра электромагнитные излучений состоит из трех участков: невидимых ультрафиолетовых излучений (длина волн 10--400 нм), видимых световых излучений (длина волн 400--750 нм), воспринимаемых глазом как свет и невидимых инфракрасных излучений (длина волн 740 нм -- 1--2 мм).
Световые излучения, воздействующие на глаз и вызывающие ощущение цвета, подразделяют на простые (монохроматические) и сложные. Излучение с определенной длиной волны называют монохроматическим.
Простые излучения не могут быть разложены ни на какие другие цвета.
Спектр -- последовательность монохроматических излучений, каждому из которых соответствует определенная длина волны электромагнитного колебания.
При разложении белого света призмой в непрерывный спектр цвета в нем постепенно переходят один в другой. Принято считать, что в некоторых границах длин волн (нм) излучения имеют следующие цвета:
390--440 - фиолетовый
440--480 - синий
480--510 - голубой
510--550 - зеленый
550--575 - желто-зеленый
575--585 - желтый
585--620 - оранжевый
630--770 - красный
Глаз человека обладает наибольшей чувствительностью к желто-зеленому излучению с длиной волны около 555 нм.
Различают три зоны излучения: сине-фиолетовая (длина волн 400--490 нм), зеленая (длина 490--570 нм) и красная (длина 580--720нм). Эти зоны спектра являются также зонами преимущественной спектральной чувствительности приемников глаза и трех слоев цветной фотопленки. Свет, излучаемый обычными источниками, а также свет, отраженный от несветящихся тел, всегда имеет сложный спектральный состав, т. е. - состоит из суммы различных монохроматических излучений. Спектральный состав света --важнейшая характеристика освещения. Он непосредственно влияет на светопередачу при съемке на цветные фотографические материалы.
Один и тот же цвет может быть получен смешением различных излучений. Цвета излучений, имеющие различный спектральный состав, но визуальна воспринимающиеся одинаковыми, называются метамерными.
Метамерные цвета играют большую роль в практике цветных съемок, так как источники света, имеющие одинаковый цвет, но различный спектральный состав, могут давать заметные изменения цветовых соотношений на цветной пленке. Это важно учитывать при использовании смешанного освещения. приемник оптический излучение диапазон
Фотопленки же в зависимости от назначения могут иметь наибольшую чувствительность к любым участкам спектра
2.2 Цветовая температура
Характеристика хода интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Согласно формуле Планка, цветовая температура определяется кактемпература абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение. Характеризует относительный вклад излучения данного цвета в излучение источника.
Так же ей называется температура черного тела, при которой отношение спектральных плотностей яркости излучения черного тела для двух длин волн л1 и л2 такое же, как и для реального источника
2.3 Абсолютно черное тело
физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. Таким образом, для абсолютно чёрного телапоглощательная способность (отношение поглощённой энергии к энергии падающего излучения) равна 1 при излучениях всех частот, направлений распространения и поляризаций.
Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.
Важность абсолютно чёрного тела в вопросе о спектре теплового излучения любых (серых и цветных) тел вообще, кроме того, что оно представляет собой наиболее простой нетривиальный случай, состоит ещё и в том, что вопрос о спектре равновесного теплового излучения тел любого цвета и коэффициента отражения сводится методами классической термодинамики к вопросу об излучении абсолютно чёрного тела .
Близким к единице коэффициентом поглощения обладают сажа и платиновая чернь. Сажа, поглощает до 99 % падающего излучения (то есть имеет альбедо, равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ею значительно хуже..
2.4 Законы излучения абсолютно черного тела
Первый закон излучения Вина
В 1893 году Вильгельм Вин, воспользовавшись, помимо классической термодинамики, электромагнитной теорией света, вывел следующую формулу:
где uн -- плотность энергии излучения,
н -- частота излучения,
T -- температура излучающего тела,
f -- функция, зависящая только от отношения частоты к температуре. Вид этой функциия невозможно установить, исходя только из термодинамических соображений.
Первая формула Вина справедлива для всех частот. Любая более конкретная формула (например, закон Планка) должна удовлетворять первой формуле Вина.
Из первой формулы Вина можно вывести закон смещения Вина (закон максимума) и закон Стефана -- Больцмана, но нельзя найти значения постоянных, входящих в эти законы.
Исторически именно первый закон Вина назывался законом смещения, но в настоящее время термином "закон смещения Вина" называют закон максимума.
Второй закон излучения Вина
В 1896 году Вин на основе дополнительных предположений вывел второй закон:
где C1, C2 -- константы. Опыт показывает, что вторая формула Вина справедлива лишь в пределе высоких частот (малых длин волн). Она является частным конкретным случаем первого закона Вина.
Позже Макс Планк показал, что второй закон Вина следует из закона Планка для больших энергий квантов, а также нашёл постоянные C1 и C2. С учётом этого, второй закон Вина можно записать в виде:
где h -- постоянная Планка,
k -- постоянная Больцмана,
c -- скорость света в вакууме.
Закон Рэлея -- Джинса
Попытка описать излучение абсолютно чёрного тела исходя из классических принципов термодинамики иэлектродинамики приводит к закону Рэлея -- Джинса:
Эта формула предполагает квадратичное возрастание спектральной плотности излучения в зависимости от его частоты. На практике такой закон означал бы невозможность термодинамического равновесия между веществом иизлучением, поскольку согласно ему вся тепловая энергия должна была бы перейти в энергию излучения коротковолновой области спектра. Такое гипотетическое явление было названо ультрафиолетовой катастрофой.
Тем не менее закон излучения Рэлея -- Джинса справедлив для длинноволновой области спектра и адекватно описывает характер излучения. Объяснить факт такого соответствия можно лишь при использовании квантово-механического подхода, согласно которому излучение происходит дискретно. Исходя из квантовых законов можно получить формулу Планка, которая будет совпадать с формулой Рэлея -- Джинса при .
Этот факт является прекрасной иллюстрацией действия принципа соответствия, согласно которому новая физическая теория должна объяснять всё то, что была в состоянии объяснить старая.
Закон Планка
Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры и частоты определяется законом Планка :
где -- мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале частот (размерность в СИ: Дж·с?1·м?2·Гц?1).
Что эквивалентно,
где -- мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале длин волн (размерность в СИ: Дж·с?1·м?2·м?1).
Закон Стефана -- Больцмана
Общая энергия теплового излучения определяется законом Стефана -- Больцмана, который гласит:
Мощность излучения абсолютно чёрного тела (интегральная мощность по всему спектру), приходящаяся на единицуплощади поверхности, прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела:
где -- мощность на единицу площади излучающей поверхности, а
Вт/(мІ·К4)
-- постоянная Стефана -- Больцмана.
Таким образом, абсолютно чёрное тело при = 100 K излучает 5,67 ватт с квадратного метра своей поверхности. При температуре 1000 К мощность излучения увеличивается до 56,7 киловатт с квадратного метра.
Для нечёрных тел можно приближённо записать:
где -- степень черноты (для всех веществ , для абсолютно чёрного тела ).
Константу Стефана -- Больцмана можно теоретически вычислить только из квантовых соображений, воспользовавшись формулой Планка. В то же время общий вид формулы может быть получен из классических соображений
Закон смещения Вина
Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:
где -- температура в кельвинах, а -- длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.
Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).
2.5 Классификация источников света
Источники света могут быть как естественными (светящие небесные тела, молния и др.), так и искусственными (свеча, электрическая лампа и др.). В современных искусственных источниках света для преобразования в свет используется преимущественно электрическая энергия. Такие источники света называются электрическими.
Электрические источники света можно классифицировать (разделить на классы, группы) по многим признакам, однако главными из инх являются: механизм генерирования света (вид излучения); назначение (область применения); конструктивно-технологические особенности.
По первому признаку (вид излучения) электрические источники света делятся на три больших класса:
- Тепловые;
- Люминесцентные;
- Смешанного излучения.
К тепловым электрическим источникам оптического излучения относятся прежде всего разнообразные лампы накаливания, в которых свет излучается проводником (вольфрамовым телом накала), накаленным протекающим через него электрическим током. К этому классу можно также отнести: электрические дуги между угольными электродами, основным источником излучения которых является поверхность электрода; газокалильные лампы, в которых излучают сетки, накаленные внешней теплотой; электрические инфракрасные излучатели.
К люминесцентным источникам света относятся такие источники, свечение которых основано на явлении люминесценции. Люминесценция не подчиняется законам теплового излучения. В основе ее лежит индивидуализированный перевод атомов и молекул вещества в возбужденное состояние, возвращаясь из которого в нормальное состояние, они излучают накопленную энергию в виде света. В зависимости от рода применяемой первичной (возбуждающей) энергию люминесценция делится на различные виды: электролюминесценция (свечение веществ под действием электрического поля), фотолюминесценция (свечение веществ при облучении их светом), хемилюминесценция (свечение в результате химической реакции) и др.
Типичными представителями люминесцентных источников света являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, а также дуговые ртутные лампы типа ДРЛ, в которых одновременно с электролюминесценцией паров ртути в плазме электрического разряда используется фотолюминесценция нанесенного на стенку колбы люминофора под действием излучения столба разряда. К этому же классу относятся различные безлюминофорные газоразрядные лампы тлеющего, дугового, высокочастотного и импульсного разрядов (трубки тлеющего разряда, лампы с парами натрия, импульсные лампы и др.).
Источниками света смешанного излучения называются такие, в которых имеют место одновременно и люминесценция, и тепловое излучение. Представителем этого класса источников света является, например, дуга высокой интенсивности, в которой свечение дуги обусловлено явлением электролюминесценции редкоземельных элементов, поступающих из фитиля анода в межэлектродное пространство, а свечение раскаленного анода является тепловым излучением.
По назначению (областям применения) все электрические источники света можно разделить на следующие основные классы: 1) общего назначения -- для общего освещения помещений и открытых пространств; 2) местного освещения -- для освещения индивидуальных рабочих мест; 3) транспортные; 4) для сигнализации и индикации; 5) для оптических систем и приборов; 6) метрологические; 7) для технологических целей; 8) для специальных светотехнических систем и установок
3. Изображение
3.1 Модели формирования изображения, автотипный закон синтеза цвета
Автотипный синтез осуществляется в высокой и плоской полноцветной печати. Цвета участков репродукции в этом случае получаются путем последовательного наложения на бумагу одного, двух или трех красочных слоев в виде растровых точек разных размеров. В результате такого наложения на растровой единице площади получается ряд элементарных цветов, которые на определенном расстоянии воспринимаются как суммарный В этом случае цвета, полученные наложением красок, образуются субтрактивно, а общий цвет возникает в результате пространственного аддитивного синтеза.
Автотипный синтез может быть осуществлен следующими сочетаниями красок и пробелов :
1) однокрасочными наложениями красок -- желтой, пурпурной, голубой (черно-белые иллюстрации, изготовленные способом высокой или плоской печати, также можно считать однокрасочными изображениями, полученными автотипным синтезом черной краской);
2) двухкрасочными наложениями красок -- желтой + пурпурной -красный; желтой + голубой ¦ зеленый; пурпурный + голубой т синий;
3) трехкрасочными наложениями красок -- желтой + пурпурной + голубой - черный;
4) пробелами -- участками, свободными от краски.
Рассмотрим на конкретном примере образова
ние цвета в автотипном синтезе.
В растровой ячейке растровый элемент, отпечатанный желтой краской, имеет наибольшую относительную площадь. Несколько меньше элемент, отпечатанный голубой краской, и самая маленькая растровая точка отпечатана пурпурной краской.
На участках, где отпечатанные элементы попарно перекрываются, образуются двухкрасочные растровые наложения. Наибольшую площадь имеет участок зеленого цвета, образованный наложением голубой краски на желтую. Меньшую -- участок красного цвета, полученный наложением пурпурной краски на желтую. И совсем маленькую - синий, образованный пурпурной и голубой красками. В центре в результате наложения всех трех красок друг на друга получен небольшой участок черного цвета. Незакрашенный участок ячейки имеет белый цвет бумаги
3.2 Оптическая плотность
Это мера поглощения света прозрачными объектами (например, фотоплёнками, фотосенсорами, светофильтрами и т. д.) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотографией, зеркалом, картиной живописи). [1] Плотность оптическая , например, в фотографии определяется способностью фотоматериала принять или отразить максимальную величину энергии, излучаемого источником света. При этом молоосвещённые объекты требуют больше времени для нормального снимка и наоборот, сильноосвещённые объекты -- экспонируются с меньшей экспозицией. В отличие от фотографической широты, где рассматривается диапазон экспозиций при сенситометрическом испытании светочувствительного материала, в котором яркость или плотность оптическая освещённости деталей объекта воспроизводится в зависимости от экспозиции (в идеале линейно) и выражается характеристической кривой, плотномть оптическая не связана с диапазоном экспозиций. (см.Рис.1). [2] Это выражается через соотношении величин яркости объектов или (плотностей ) (проходящего или отражённого) потока света от самого светлого до самого тёмного участка негатива или изображения, который может оцениваться глазом -- субъективно или объективно -- при измерении с помощью сенситометрии оптических изображениий
3.3 Законы отражения
Законы отражения и преломления света были сформулированы Евклидом еще в ІІІ в. до н. э. Все они были установлены экспериментально и легко подтверждаются чисто геометрическим принципом Гюйгенса. Согласно ему любая точка среды, до которой доходит возмущение, представляет собой источник вторичных волн. Первый закон отражения света: падающий и отражающий луч, а также перпендикулярная линия к границе раздела сред, восстановленная в точке падения светового луча, расположены в одной плоскости. На отражательную поверхность падает плоская волна, волновые поверхности которой являются полосками. Другой закон гласит о том, что угол отражения света равен углу падения. Это происходит потому, что они имеют взаимно перпендикулярные стороны. Исходя из принципов равенства треугольников, следует, что угол падения равен углу отражения. Можно легко доказать, что они лежат в одной плоскости с перпендикулярной линией, восстановленной к границе раздела сред в точке падения луча. Эти важнейшие законы справедливы и для обратного хода света. Вследствие обратимости энергии луч, распространяющийся по пути отраженного, будет отражаться по пути падающего.
Литература
1. Справочник фотографа / А. Б. Меледин, Ю. И. Журба, В. Г. Анцев и др., Москва © Издательство "Высшая школа", 1989г.
2. Марков М. Н., Приёмники инфракрасного
излучения, М., 1968
3. Источники и приемники оптического излучения. Конспект лекций по дисциплине "Источники и приемники излучения". Казань, КНИТУ им. А.Н. Туполева, каф Оптико-электронные системы 2013.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа и его достоинства. Контроль технологических процессов. Термическое испарение сухих остатков растворов. Наложение излучения атомизатора на излучение источника света. Коэффициент диффузии атомов в газах.
доклад [69,8 K], добавлен 10.11.2008Особенности расчета и конструирования лампы накаливания типа С 220-80 с вакуумным наполнением, описание технологии ее изготовления. Методика определения тела накала. Анализ последствий замены рассчитанного диаметра нити накаливания на номенклатурную.
курсовая работа [144,1 K], добавлен 26.07.2010Необходимость и основные этапы разработки источника излучения с достаточно большими угловыми размерами и энергетической яркостью, в несколько раз превышающей 1000 вт/см2. Первая современная солнечная печь, ее внутреннее устройство и сферы применения.
доклад [16,1 K], добавлен 06.04.2015Основные характеристики параболоидного отражателя прожектора, классификация сферических прожекторов по степени концентрации потока излучения. Свойства параболоидного отражателя прожектора, построение параболоида в системе MathCAD, определение силы света.
курсовая работа [702,0 K], добавлен 07.05.2010Проведение выбора источника света, системы, вида, месторасположения, мощности освещения в помещении для содержания животных, котельной, на улице, в профилактории. Расчет напряжения питания осветительной установки, силовой аппаратуры, сечения проводов.
курсовая работа [228,6 K], добавлен 26.04.2010Классификация методов измерения. Анализ влияния факторов на измерение. Измерительные схемы газоанализаторов и их основные узлы. Оптико-акустические приемники излучения. Рабочие и фильтровые кюветы. Разработка программы калибровки измерительных сигналов.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 08.01.2014Механизмы формирования зон повышенной интенсивности оптических полей вблизи поверхности наноструктур. Пространственное распределение излучения в нанодисперсной среде. Расчет оптимальных концентраций наночастиц. Динамика деградации рабочих растворов.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 28.04.2014Этапы разработки низковольтного источника вторичного электропитания, использующего электроэнергию автономного источника постоянного тока. Анализ конструкции блока вторичного источника электропитания с оформлением в среде AutoCAD 2000 следующих чертежей.
дипломная работа [352,8 K], добавлен 20.10.2013Распространение тепла от мгновенных сосредоточенных источников. Распространение тепла мгновенного линейного источника. Распространение тепла мгновенного плоского источника. Непрерывно действующие неподвижные источники теплоты. Выравнивание температур.
учебное пособие [1,0 M], добавлен 05.02.2009Характеристика потребителей электроэнергии. Категории надежности потребителей. Режимы работы электроприемников. Расчет электрических нагрузок, силовых нагрузок, осветительной нагрузки. Проектирование освещения производственного здания. Источники света.
курсовая работа [484,4 K], добавлен 15.06.2008Пример определения теплоемкости при заданной температуре. Тепловой поток излучения. Коэффициент теплоотдачи излучения. Число Прандтля и число Грасгофа. Критерий Нуссельта. Коэффициент теплоотдачи конвекцией. Критерий Фурье. Безразмерная температура.
лабораторная работа [202,3 K], добавлен 11.06.2013Средняя радиационная стойкость для полиэтилена и эпоксидной смолы. Исследования прочностных характеристик материала, предложенного в качестве защиты от смешанного ионизирующего излучения. Конструкция панелей биологической защиты в виде контейнера.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 18.05.2012Принципы, особенность и область применения визуального метода. Принцип работы стилоскопа СЛ-13. Источники света и режимы работы. Режим искрового возбуждения. Приборы с зарядовой связью и их применение. Применения ПЗС-линейки для регистрации спектров.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 27.09.2011Свойства нелинейных кристаллов, эффект фоторефракции. Тепловое воздействие накачки как фактор, влияющий на эффективность работы оптического преобразователя. Эффективность непрерывных лазеров PPLN-преобразователей на градиентных кристаллах ниобата лития.
дипломная работа [283,9 K], добавлен 12.10.2015Понятие и классификация пирометров. Изучение основных технических характеристик и принципов работы данных оптических приборов. Основные источники погрешностей при измерении температуры непрозрачных тел по их излучению в оптическом диапазоне спектра.
реферат [240,7 K], добавлен 23.11.2015Ионный источник - устройство для получения направленных потоков (пучков) ионов. Типовые схемы ионно-лучевой обработки поверхностей и объектов в вакууме. Разработка технологического процесса сборки источника очистки ионного. Принцип работы устройства.
курсовая работа [790,7 K], добавлен 02.05.2013Возникновение цветового ощущения и влияние на него мощности излучения. Понятие цвета и определение его яркости. Сущность трёхзональной теории цветового зрения. Основные, метамерные и дополнительные цвета. Сравнение метамерных и изомерных световых пучков.
контрольная работа [472,2 K], добавлен 25.08.2011Подготовка к фотосъемке, съемочное освещение. Съемка при искусственном освещении. Естественно-научные основы, физико-химическая сущность фотографического процесса. Получение изображения по методу обращения. Одноступенчатый фотографический процесс.
курсовая работа [398,8 K], добавлен 26.02.2010Исследование особенностей аксиально–симметричных оптических элементов с конической либо тороидальной преломляющей поверхностью. Применение селектора рассеянного излучения при фотометрическом контроле. Коническая, сфероконическая и тороидальная линзы.
дипломная работа [597,5 K], добавлен 07.05.2013Технические показатели проекта; характеристика потребителей цеха по режиму нагрузки, категории бесперебойности. Выбор напряжения сети, системы питания и силы света. Расчёт электроосвещения, электронагрузок, числа и мощности трансформаторов, заземления.
курсовая работа [573,3 K], добавлен 23.10.2011
