Световые приборы - Трембач В.В.
ISBN 5-06-001892-Х
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 6.8. Блок-схема оптического расчета элемента ской линзы
320
(40 операторов) она дана в тексте, список идентификаторов помещен в табл. 6.1. Программа оптического расчета написана на языке ФОРТРАН 4 заданными величинами являт тся Д<р, п, f, tu
фтах» ^23-
Программа оптического расчета элементов френеле^ской линзы
READ(5.2) 5P,BR,F,T1 ,РМАХ,Т23
2 FORMAT(F4.1,F4.2,F5.1,F31,F4.1,F3.1)
РО = 15
Х01 =34.0 ZOI = 128.0 ВО = 0.1710422 В01 = 0.4799655 Р = РО + DP 5 Р = Р*0.0174532
3 X = R*TAN(P)
А = Р
В = ARSIN(SIN(A)/BR)
Х1 = X + Т1 "TAN(B)
Z1 = F + T1
В1 = ATAN(SIN(A)/(BR*COS(B)-1))
ZWEM = ((Х1-Х01 )*SIN((B1 + B01)/2))/COS((B1 +В01)/2-В0)
• Т2 = ZWEM*COS(BO)
I F(T2-(T23 + Т23 * 0.02» 10.10.9
9 Р = Р-0.1 *0.0174532 GOTO 3
10 IF(T2-(T23-T23*0.02))11.12.12
11 Р = Р +0.1*0.0174532 GOTO 3
12 R = T2/(COS(B01 )-COS(B10))
XZ =! X1-R*SIN(B1)
ZZ = F + T1-R*COS(B1)
| XII =X01+T2*TAN(B0)
Z11 =Z01 +T2 P = P/0.0174532
WRITE(6.4)P.B.X1 .Z1 ,B1 .T2.ZWEM.R.XZ.ZZ.X11 .ZU
4 FORMAT(5X.2(F5.2.3X).2(F6.2.3X).3(F5.2.3X).5(F6.2.3X)) IF(P-PMAX)13.14.14
13 X01 = XI Z01 = Z1 BO = В B01 = B1
P = P + DP GOTO 5
14 STOP END
11—298
321
Оптический расчет линз с криволинейным внутренним несущим слоем производится в той же последовательности, что и линз с прямым несущим слоем. Однако этому должен предшествовать
Таблица 6.1
Иденти- фикатор DP ВР F л Р МАХ РО ХО\ Z 01 ВО во\ Р Г23
Перемен- ная Дф п } <1 фтах фо ^02 ¦Zo2 t’oi <02 Ф -23
Иденти- фикатор В Х\ Z1 В1 ZVEM R Г2 xz zz А'11 Z11 X
Перемен- ная W Х2 z2 J: 1: R ti ^оц сг о N Хз zs *1
выбор радиуса кривизны несущего слоя из условия получения минимальных потерь света на френелевское отражение. При этом следует помнить, что при заданных параметрах линзы D, { и Фтах, значение радиуса кривизны единственное. Если же D, f или фтах могут меняться, то радиус кривизны варьируется. Центр кривизны обычно берут на оптической оси OZ. При уменьшении радиуса кривизны угол преломления (V увеличивается, а угол падения i\ соответствующего фокального луча уменьшается. Если ii>ir2, то при уменьшении радиуса кривизны несущего слоя потери на френелевское отражение снижаются. При данном D и ; линзы уменьшение радиуса кри визны R увеличивает угол фтах-Линзы с наружным несущим слоем имеют большие потери све та на соединительных гранях. Эт-получается вследствие того, чт< световой поток, упавший на соединительную грань (основание пре ломляющего элемента), обращенную к источнику света, отклоня ется в боковом направлении от оптической оси OZ и бесполезн* рассеивается линзой.
Оптический расчет линз с наружным несущим слоем значител) но сложнее, чем с внутренним несущим слоем, так как в этом сл\ чае^ известна форма поверхности второй (наружной) преломляю щей поверхности, а форму первой, обращенной к источнику, еле дует определить.
Рис. 6.9. Схема оптического расчета линзы с наружным криволинейным несущим слоем
322
Поэтому расчет линз с внешним несущим слоем ведут с помощью обратного луча (для фокального луча, как бы упавшего на линзу из внешней области). Луч падает на линзу в данную точку М2 параллельно оптической оси OZ (рис. 6.9). Зная радиус кривизны R2 второй преломляющей грани, можно найти угол преломления i2, по которому определяется угол падения //. Далее рассчитывается точка встречи М{ преломленного угла с внутренней поверхностью несущего слоя толщиной i\. Зная точку Mi, можно определить необходимый угол падения i'i фокального луча на первую преломляющую поверхность элемента и найти Ru Хц, Zni координаты точки М,. Оптический расчет линз с криволинейным несущим слоем и выбор их параметров подробно описан в [13].
§ 6.2. РАСЧЕТ КСС ПРИБОРОВ С ФРЕНЕЛЕВСКИМИ ЛИНЗАМИ
Расчет кривых силы света дисковых линз. Дисковая линза концентрирует лучистый поток в конусе и по характеру перераспределения излучения в пространстве аналогична параболоидному зеркальному отражателю. Расчет кривых силы света с различными светящими телами покажем на примере линзы с прямым внутренним несущим слоем.
Яркость лучей эквивалентного ЭО. При равноярком немонохроматическом источнике яркость лучей ЭО непостоянна. Общие выражения закона распределения яркости лучей ЭО в меридиональной плоскости были даны [см.
(3.32), (3.34)]. Наличие в световом пучке линзы множества ЭО, обладающих неравномерным распределением яркости лучей, существенно усложняет его расчет. С целью упрощения расчета Н. А. Карякин [2] предложил фактическое ЭО заменить эквивалентными ЭО. Эта замена основывается на условиях равенства световых потоков, заключенных в них, и постоянства яркости лучей в эквивалентных ЭО. Имея в виду условия замены, можно сформулировать неравенство для выбора размеров эквивалентного ЭО (рис. 6.10):
Еи<5э<5. (б-12)
где |э — размер эквивалентного ЭО.
Нахождение |э основывается на следующих соображениях. Для источника, характеризующегося кривой спектральной плотности яркости k(K) (см. рис. 3.14), выбираются два излучения, длины волн которых соответствовали бы: первая tai — половине интеграль-
Рис. 6.10. Распределение яркости лучей фактического и эквивалентного ЭО
