Как найти коэффициент отражения света

Как найти коэффициент отражения света

Вращательное движение твердых тел

Найти коэффициент отражения ρ естественного света, падающего на стекло (n = 1,54) под углом i_Б полной поляризации. Найти степень поляризации Р лучей, прошедших в стекло.

Дано:

При угле падения, равном углу Брюстера і_Бр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления

n ₁₂ — показатель преломления второй среды относительно первой. Угол Брюстера

Коэффициент отражения падающего света

В нашем случае при падении под углом полной поляризации tg i _Б = n = 1,54; следовательно, i _Б = 57°. Так как i _Б + β = 90°, то угол преломления β = 33° и i _Б — β = 24°. Поэтому

т. е. в отраженном свете при угле падения, равном углу полной поляризации, колебания происходят только в плоскости, перпенди­кулярной к плоскости падения. При этом

т. е. отражается от стекла только 8,3% энергии падающих естест­венных лучей. Это будут лучи с колебаниями, перпендикулярными к плоскости падения. Следовательно, энергия колебаний, перпендикулярных к плоскости падения и прошедших во вторую среду, будет составлять 41,7% от общей энергии лучей, упавших на границу раздела, а энергия колебаний, лежащих в плоскости падения, равна 50%. Степень поляризации лучей, прошедших во вторую среду,

Статьи на букву К

КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ — отвлеченное число, показывающее отношение светового потока, отраженного телом, к световому потоку, падающему на него: ρ=F/F 0 .

Так как в природе не существует таких тел, которые полностью отражали бы весь падающий на них световой поток, и все тела в той или иной мере поглощают свет, коэффициент отражения всегда меньше единицы. Различают коэффициент правильного, или зеркального, отражения, коэффициент диффузного отражения и общий коэффициент отражения.

Особый интерес представляет собой коэффициент правильного отражения от полированных стеклянных поверхностей, например от поверхностей линз или призм.

Коэффициент отражения R от полированной стеклянной поверхности зависит от показателя преломления стекла и от угла падения луча.

Рис. Зависимость коэффициента отражения от угла падения луча на поверхность раздела воздух — стекло

На рис. приведена зависимость коэффициента отражения от угла падения, из которой видно, что для углов до 45-50°, т. е. в пределах того, что имеет место в обычных объективах, коэффициент отражения остается практически постоянным и, следовательно, зависит только от показателя преломления стекла Значение R может быть вычислено по формуле:

где n — показатель преломлtнии стекла.

Если n = 1,5, то коэффициент отражения составляет:

• Назад
• Вперед

Количественные показатели освещения

Источники света характеризуют с помощью следующих числовых показателей: световой поток, коэффициент отражения, яркость и освещенность.

Основные количественные показатели освещения

1. Измеряемый в люменах (лм) световой поток Ф можно выразить как количество излучаемой световой энергии.
2. Коэффициент отражения P показывает, какая часть падающего светового излучения отразилась от поверхности. Измеряется в процентах.
3. Под яркостью L, выраженной в канделах на квадратный метр (кд/м2), понимают световую энергию, которая была отражена в определенном направлении видимой поверхностью.
4. Освещенность E, измеренная в люксах (лк), характеризует интенсивность светового потока, приходящегося на единицу поверхности.

Чем больше освещенность, тем выше четкость освещаемых предметов. Слишком яркий свет приводит к быстрой утомляемости глаз, при длительном воздействии может вызвать головную боль и нарушения зрения. Это обязательно нужно учитывать при подборе мощности лампы для светильника. Считается, что для повседневной работы достаточна освещенность в 300 лк, для чтения и работы за компьютером — 500 лк, для работ, требующих разглядывания мелких деталей (например, черчения) необходимо повысить освещенность рабочего места до 750 лк.

Сравнительная характеристика различных источников света

Значение светового потока, который создает источник света, указывается в спецификации или техническом паспорте прибора. Ориентировочно этот параметр рассчитывают на основе показателя мощности, потребляемой лампой.

• У лампы общего назначения (ЛОН) мощностью 20 Вт световой поток равен 250 лм, при 40 Вт составляет 400 лм, при 60 Вт — 700 лм, при 75 и 100 Вт — 900 и 1200 лм соответственно.
• Аналогичные значения светового потока можно получить с помощью люминесцентного эквивалента, мощность которого примерно в 4 раза меньше, чем у обычной лампочки. Так, для замены лампы ЛОН, потребляющей 20 Вт, используют люминесцентный аналог мощностью 5-7 Вт, для лампы 60 Вт — 15-16 Вт.
• При использовании лампы на светодиодах эквивалент подбирают мощностью примерно в 8 раз меньше, чем у лампочки накаливания. Поэтому 40 Вт заменяются мощностью 4-5 Вт, 100 Вт —12-15 Вт.

Светодиодная лампа — экономичный, экологически чистый и безопасный источник света. Приборы на основе светодиодов получили широкое распространение. Все чаще и в бытовых светильниках, и в наружном уличном, и промышленном освещении устаревшие аналоги заменяют на светодиодные.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ ЗЕРКАЛ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОПУСКАНИЯ СТЕКОЛ

Собиров Ю.Б. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ ЗЕРКАЛ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОПУСКАНИЯ СТЕКОЛ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12375 (дата обращения: 16.03.2024).

Прочитать статью:
DOI — 10.32743/UniTech.2021.91.10.12375

АННОТАЦИЯ

В работе приведены методы измерения коэффициентов зеркального отражения и коэффициентов пропускания прозрачных тел. Основные методы и приборы используются в эксплуатационных условиях Большой Солнечной Печи Узбекистана с тепловой мощностью 1000 кВт. Для измерения интегральных коэффициентов отражения и пропускания используются актинометры, пиргелиометры, пиранометры. Для измерения спектральных коэффициентов зеркального отражения или пропускания стекол используются спектрофотометры. Применяемые методы и приборы отличаются простотой, без инерционностью, оперативностью.

ABSTRACT

The paper presents methods for measuring the specular reflection coefficients and transmittances of transparent bodies. The main methods and devices are used in the operating conditions of the Large Solar Furnace of Uzbekistan with a thermal power of 1000 kW. Actinometers, pyrheliometers, pyranometers are used to measure the integral reflection and transmission coefficients. Spectrophotometers are used to measure the spectral coefficients of specular reflection or transmission of glasses. The applied methods and devices are distinguished by their simplicity, without inertia, and efficiency.

Ключевые слова: Актинометр, пиргелиометр, пиранометр, фотометр, спектрофотометр, концентратор, гелиостат, фацета.

Keywords: Actinometer, pyrheliometer, pyranometer, photometer, spectrophotometer, concentrator, heliostat, facet.

Одним из путей повышения эффективности преобразования солнечной энергии, расширения областей её применения являются зеркально-концентрирующие системы (ЗКС) лучистого потока Солнца. Распределения плотности лучистого потока в фокальной зоне зависит от коэффициентов отражения зеркал, от поверхностной неточности. Зеркала с наружным напылением даёт большой коэффициент отражения, но они служат не долго из-за потери отражающего слоя. С целью долговременной эксплуатации ЗКС, часто применяются зеркала тыльного напиления с применением стекола с хорошими оптическимы характеристиками [1,2]. Для измерения интегральных коэффициентов отражения зеркал часто применяются актинометры и пиргелиометры предназначенные для измерения прямого лучистого потока солнца на поверхности Земли [3,4]. Для измерения спектральных коэффициентов отражения зеркал применяются различные измерительные приборы – спектрометры: типа IRIS 908RS, Bruker Optics, VERTEX 70, TENSOR 27/37 и т.д. [5,6]. Для измерения спектральных коэффициентов пропускания применяются спектрофотометры ФО -1, Linshang Ls116, ФМ-58, ФПИ и т.д. [7].

Методика измерения коэффициентов отражения зеркал в эксплуатационных условиях.

Фотометрический метод измерения коэффициента отражения зеркал применяемый в оптике основан на использовании искусственных источников излучения и предназначен для измерения в производственных условиях оптического приборостроения [8]. В тоже время в гелиотехнике источник излучения – Солнце, причем Земное т.е. излучение подающие на Землю сквозь атмосферный слой. В силу этого более предпочтительным и корректном методом измерения коэффициента отражения гелиотехнических зеркал является актинометрический метод, который непосредственно дает реальный, интегральный коэффициент отражения зеркал.

Начиная с 1987 года нами эксплуатируется Большая Солнечная Печь (БСП) мегаваттной мощности на склоне горы Тянь-Шань в Узбекистане [9]. БСП состоит из 62 гелиостатов с отдельными зеркальными элементами – фацетами в количестве 12090 штук и параболоидного составного концентратора с общим количеством фацет 10700 штук. При эксплуатации этой уникальной установки, нами применяется метод измерения коэффициентов отражения фацет гелиостата и концентратора на основе актинометров АТ-50 Савинова-Янишевского и АП-1 (ТУ 25-11 (ПУ3.390.200)-81), которые применяются для измерения интенсивности прямого лучистого потока Солнца [10, 11].

Плотность прямой солнечной радиации Е_пр измеряется путем использования неселективных приемников изучения (полостные или с плоской приемной площадью), которыми могут быть пиргелиометры и головки пиранометров (AП-1, СНР1 и типа М-115, СMР21) и актинометры (типа М-3, АТ-50), в диапазоне плотности прямого падающего солнечного лучистого потока 300÷1100 Вт/м 2 в спектральной области 0,3÷4,5 мкм. Относительная погрешность применяемых средств измерений плотности не превышает 2,5%.

Структурная схема измерения коэффициента отражения зеркал показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема измерений коэффициентов отражения зеркал

1-Испытуемая фацета, 2-актинометрическая трубка, 3- Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 4- Компьютер

Измерение проводятся в следующем порядке:

Зеркало устанавливается на поворотном устройстве, на против актинометрической трубки ( см. рис. 1). Трубка актинометра направляется перпендикулярно к падающим лучистом потоком Солнца. На термопарах актинометра образуется электро-движущая сила (ЭДС) за счет энергии лучистого потока солнца. Далее, аналоговый сигнал с трубки актинометра через интерфейс поступает в компьютер, где с учетом калибровочного коэффициента данного актинометра вычисляется значения интенсивности прямого лучистого потока Солнца и записывается в память ЭВМ. Таким образом, определяется интенсивности прямого потока солнечного излучения Е_пр. Далее с помощью поворотного устройства испытуемую фацету направляем таким образом, чтобы отраженный от него лучистый поток падал на актинометр. При этом трубка актинометра направляется на поверхность фацеты так, чтобы отраженные от фацеты лучи освещали всю приемную поверхность актинометра. Измеряется отраженный (Е_отр) от зеркала поток солнечной радиации и по отношению к прямому (Е_пр) потоку определяется коэффициент зеркального отражения (К_отр) фацеты.

В таблице 1 приведены измеренные коэффициенты отражения зеркал эксплуатируемые в условиях БСП с алюминиевым покрытием с тыльной поверхности фацеты, в качестве защиты зеркальной поверхности использована акриловая краска.

Таблица 1.

Измеренные коэффициенты отражения зеркал

Толщина, мм

Коэффициент отражения

Примечание