Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ФО)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 30 (всего у книги 39 страниц)
Фотолиз
Фото'лиз (от фото... и греч. lýsis – разрушение, разложение), распад молекул под действием поглощённого света. Продуктами распада могут быть либо молекулы с меньшим числом атомов, свободные радикалы или атомы (фотодиссоциация), либо положительные и отрицательные ионы (фотоионизация). См. также Фотохимия .
Фотолитография
Фотолитогра'фия, 1) специальный фотография, процесс на фоторезистах , отличающийся высокой разрешающей способностью . Цель Ф. – создать в слое фоторезиста «окна» заданной конфигурации для доступа травителя к расположенной под этим слоем полупроводниковой пластине с окисной плёнкой. Такие «окна» образуются при экспонировании фоторезиста в потоке ультрафиолетового излучения или в потоке электронов, в результате которого он теряет (негативный фоторезист) или приобретает (позитивный фоторезист) способность к растворению. Одним из многочисленных применений Ф. служит получение этим методом сотен тысяч мельчайших упорядоченно расположенных отверстий в масках цветных телевизоров. См. также Планарная технология . 2) Фотомеханический способ изготовления литографской печатной формы (см. Литография ), при котором изображение с негатива копируется на светочувствительный слой, покрывающий поверхность литографского камня (или металла). После проявления копии её подвергают химической обработке, в результате которой поверхность разделяется на печатающие и пробельные элементы. В настоящее время (2-я половина 20 в.) Ф. применяется чрезвычайно редко. 3) Оттиск с литографской печатной формы, изготовленной по способу Ф.
Фотолюминесценция
Фотолюминесце'нция,люминесценция , возбуждаемая светом. Простейший случай Ф. – резонансное излучение атомных паров, когда испускается электромагнитное излучение такой же частоты, какую имеет возбуждающее излучение. При Ф. молекул и др. сложных систем, согласно Стокса правилу , излучение Ф. имеет меньшую частоту, чем возбуждающий свет. Это правило часто нарушается и наряду со стоксовой наблюдается антистоксова часть спектра – излучение частоты, большей, чем частота возбуждающего света. В более сложных молекулах после поглощения света происходит перераспределение энергии между молекулами, вследствие чего спектр излучения не зависит (или слабо зависит) от возбуждающей частоты.
В результате межмолекулярных взаимодействий, а в сложных молекулах и вследствие внутримолекулярных процессов может происходить переход электронной энергии возбуждения в энергию колебательного, вращательного и поступательного движения молекул, т. е. в тепловую энергию. Такие процессы называются тушением Ф., они приводят к тому, что квантовый выход (отношение числа испускаемых квантов к числу возбуждающих квантов) Ф. оказывается меньше единицы.
Выход Ф., вообще говоря, сложным образом зависит от длины волны возбуждающего света. Для Ф. молекул в жидкой или твёрдой среде С. И. Вавилов установил (1924) закономерность, которую можно рассматривать как обобщение правила Стокса: квантовый выход Ф. постоянен в широкой области длин волн возбуждающего света (стоксово возбуждение) и резко падает при длинах волн, лежащих в области спектра излучения (антистоксово возбуждение).
Более сложные закономерности наблюдаются при Ф. кристаллофосфор в тех случаях, когда при поглощении света происходит не только возбуждение, но и фотоионизация. В этом случае Ф. возникает в результате рекомбинации электронов с ионизованными центрами свечения, и выход Ф. и др. её свойства зависят от того, где поглощается возбуждающий свет – в центрах свечения или в кристаллической решётке основного вещества.
Лит.: Левшин В. Л., Фотолюминесценция жидких и твердых веществ, М. – Л., 1951; Антонов-Романовский В. В., Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров, М., 1966.
Фотомагнитоэлектрический эффект
Фотомагнитоэлектри'ческий эффе'кт, фотомагнитный эффект, фотогальваномагнитный эффект, то же, что Кикоина – Носкова эффект .
Фотометр
Фото'метр (от фото... и ...метр ), прибор для измерения каких-либо из фотометрических величин , чаще других – одной или нескольких световых величин . При использовании Ф. осуществляют определённое пространственное ограничение потока излучения и регистрацию его приёмником излучения с заданной спектральной чувствительностью . Освещённость измеряют люксметрами , яркость – яркомерами , световой поток и световую энергию – с помощью фотометра интегрирующего . Приборы для измерения цвета объекта называют колориметрами . Если в качестве приёмника используется глаз, Ф. называются визуальными, или зрительными, если же применяется какой-либо физический приёмник, Ф. называются физическими. Оптический блок Ф., иногда называемый фотометрической головкой, содержит линзы, светорассеивающие пластинки, ослабители света , светофильтры, диафрагмы (см. Диафрагма в оптике) и приёмник излучения. Чаще всего в Ф. с физическими приёмниками поток излучения преобразуется в электрический сигнал, регистрируемый устройствами типа микроамперметра, вольтметра и т.д. В импульсных Ф. (см. Фотометрия импульсная ) применяют регистрирующие устройства типа электрометра , запоминающего осциллографа , пикового вольтметра. В визуальном Ф. равенство яркостей двух полей сравнения, освещаемых по отдельности сраниваемыми световыми потоками, устанавливается глазом, который располагается у окуляра фотометрической головки.
Оптические схемы Ф. (рис. ) для определения размерных фотометрических величин обеспечивают постоянство или изменение по определённому закону фактора геометрического . (О принципах абсолютной градуировки Ф. см. ст. Фотометрия . ) Для Ф. с абсолютной градуировкой характерны большие систематические погрешности измерений (осуществить их с погрешностью менее 5% затруднительно). Квалифицированные специалисты в хорошо оборудованных лабораториях обычно выполняют измерения с погрешностями от 10% до 20%. Оплошности в самой постановке измерений могут вызвать увеличение погрешностей до 50% и более.
Точность Ф. для измерений отношения потоков излучения (пропускания коэффициента и отражения коэффициента ) более высока. Они строятся по одноканальной и двухканальной оптическим схемам. В одноканальном Ф. измеряется относительное уменьшение потока излучения при установке образца на пути пучка лучей. В двухканальном Ф. ослабление потока излучения образцом осуществляют, сравнивая потоки в измерительном и т. н. опорном каналах. Для уравнивания потоков излучения в каналах применяются регулируемые диафрагмы, клин фотометрический и др. подобные устройства. Коэффициенты пропускания и отражения светорассеивающих образцов измеряют также в интегрирующих Ф. О спектрофотометрах см. в ст. Спектральные приборы .
Лит. см. при статьях Фотометрия , Фотометрия импульсная .
А. С. Дойников.
Принципиальные оптические схемы фотометров для измерения: а – освещенности и экспозиции, а также (с привлечением закона квадратов расстояний) силы света и освечивания; б – силы света и освечивания (т. н. телецентрическим методом); в – яркости и интеграла импульса яркости (с применением фокусирующей оптической системы); г – яркости (с применением габаритной диафрагмы). И – источник света; П – приемник излучения с исправляющими его спектральную чувствительность светофильтрами и ослабителями; О – объектив с фокусным расстоянием f; D – диафрагма, устанавливаемая в фокальной плоскости (б) или в плоскости изображения источника (в); Da – апертурная диафрагма; Dr – габаритная диафрагма; a и b – угловые размеры фотометрируемых пучков лучей.
Фотометр интегрирующий
Фото'метр интегри'рующий , шаровой фотометр, прибор, позволяющий определять световой поток по одному измерению. Основной частью Ф. и. является фотометрический шар (шар Ульбрихта), который представляет собой полый шар (или полое тело иной формы) с внутренней поверхностью, окрашенной неселективной белой матовой краской. Диаметр шара должен значительно превышать размеры фотометрируемых источников света, вследствие чего для измерения световых потоков, например люминесцентных светильников, строят Ф. и. диаметром до 5 м. Освещённость любой точки шара, защищенной небольшим экраном от прямых лучей горящего в шаре источника, пропорциональна световому потоку этого источника (в общем случае – потоку излучения ). Освещённость экранированного участка измеряется тем или иным способом, например с помощью встроенного в шар фотоэлемента. Ф. и. широко применяется при световых и цветовых измерениях, в частности для измерения световых потоков ламп и светильников, отражения коэффициентов и пропускания коэффициентов .
Лит.: Тиходеев П. М., Световые измерения в светотехнике. (Фотометрия), 2 изд., М. – Л., 1962.
Фотометр шаровой
Фото'метр шаро'вой, то же, что фотометр интегрирующий .
Фотометрическая лампа
Фотометри'ческая ла'мпа, электрический источник света, служащий для воспроизведения определённого числа единиц той или иной световой величины . Применяется при фотометрических и спектральных измерениях в ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра (см. Фотометрия , Спектрометрия ).
Для воспроизведения световых единиц и при световых измерениях используют светоизмерительные (СИ) фотометрические лампы накаливания – Ф. л. силы света (СИС) и Ф. л. светового потока (СИП). СИС выпускают с номинальными значениями силы света от 5 кд до 1500 кд, СИП – со значениями светового потока от 10 лм до 3500 лм. Конструктивно СИ лампы бывают пустотные, с телом накала в виде прямой нити, работающие при цветовой температуреТцв = 2360 К, и более мощные, газонаполненные (газополные), с телом накала в виде спирали, Тцв = 2800–2854 К.
В зависимости от точности воспроизведения световых единиц СИ лампы подразделяются на рабочие, с квадратичным отклонением результата измерения относительно его среднего значения не свыше 3%, и образцовые 1-го, 2-го и 3-го разрядов с отклонением соответственно 0,4%, 0,6% и 1%. Некоторые СИ лампы накаливания используются в качестве вторичных световых эталонов .
Воспроизведение мгновенных (пиковых) значений силы света в импульсе и освечивания осуществляется при помощи импульсных газоразрядных источников света . Номинальные значения пиков силы света у выпускаемых в СССР шаровых (типа ИШО-1) и трубчатых (ИПО-75) Ф. л. составляют соответственно 3×105 и 106кд, а освечивания – 0,9 и 300 кд ×сек. Относительное квадратичное отклонение пиковой силы света в импульсах у этих Ф. л. не превышает 1,7%.
Значения яркостной и цветовой температур в диапазоне от 800 до 3000 К в УФ, видимой и ближней ИК областях спектра воспроизводятся образцовыми и рабочими температурными Ф. л. накаливания с телом накала в виде нити, ленты или светящейся полости.
Для воспроизведения значений длин волн при градуировке спектральных приборов служат спектральные газоразрядные лампы с линейчатым спектром, резонансное излучение которых сосредоточено в очень узких спектральных интервалах. Воспроизведение распределения мощности УФ излучения в абсолютных единицах осуществляется с помощью газоразрядной ртутной лампы – т. н. ультрафиолетовой нормали.
Лит. см. при ст. Фотометрия .
В. А. Гаванин.
Фотометрическая скамья
Фотометри'ческая скамья', лабораторное устройство для определения фотометрических величин . На Ф. с. можно устанавливать и перемещать на точно измеряемое расстояние источники света, фотометрические головки (см. Фотометр ) и различные применяемые в фотометрии приспособления. Основная часть Ф. с. – прямолинейные направляющие со шкалой (обычно длина 3–5 м и ценой делений 1 мм ); на направляющих легко перемещаются и закрепляются каретки с установленными на них приборами и приспособлениями. Рассеянный и посторонний свет устраняется поперечными светопоглощающими экранами – промежуточными с отверстиями для фотометрируемого пучка лучей и концевыми. Вспомогательное оборудование Ф. с. включает отвес, измеритель расстояний, вращающийся поглотитель, держатель с поворотным лимбом и пр.
Фотометрические величины
Фотометри'ческие величи'ны, величины, характеризующие оптическое излучение . Различают энергетические фотометрические величины и редуцированные фотометрические величины . Первые из них характеризуют излучение безотносительно к его действию на какой-либо приёмник излучения ; они выражаются в единицах, образованных на основе единиц энергии: джоуля (система СИ), эрга или калории .
Редуцированные, или эффективные, Ф. в. оценивают излучение по его действию на те или иные селективные приёмники излучения. Если в качестве такого приёмника служит человеческий глаз, соответствующие Ф. в. называются световыми величинами . Для характеристики излучения по его действию на др. селективные приёмники (бактерии, растения и т.д.) предложены и применяются др. системы редуцированных Ф. в.: бактерицидные Ф. в., фитовеличины и др.
Фотометрические двойные звёзды
Фотометри'ческие двойны'е звёзды, звёзды, о двойственности которых судят на основании результатов точных многоцветных электрофотометрических измерений. В случае, если компоненты двойной звезды имеют различную температуру поверхностей, результаты таких измерений имеют особенности, не наблюдаемые у одиночных звёзд. См. Двойные звёзды .
Фотометрический анализ
Фотометри'ческий ана'лиз, совокупность методов химического количественного анализа , основанных на зависимости между концентрацией вещества в растворе или газе и поглощением излучения. Эта зависимость для монохроматического излучения выражается (в определённой области концентраций) Бугера – Ламберта – Вера законом . Ф. а. включает измерения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Обычно при Ф. а. сравнивают интенсивность излучения, прошедшего через пробу анализируемого материала, с первоначальной интенсивностью или интенсивностью эталонного образца. Метод Ф. а., в котором используется видимый свет, называется колориметрией . Ф. а., в процессе которого сканируется интенсивность проходящего излучения, диспергированного на монохроматические составляющие, называется спектрофотометрией . Близок к Ф. а. метод атомной абсорбции, а также методы турбидиметрического (см. Турбидиметрия ) и нефелометрического анализа .
Лит.: Шарло Г., Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений, пер. с франц., М. – Л., 1965; Бабко А. К., Пилипенко А. Т., Фотометрический анализ, М., 1968; Берштейн И. Я., Каминский Ю. Л., Спектрофотометрический анализ в органической химии, Л., 1975.
Ю. А. Клячко.
Фотометрический парадокс
Фотометри'ческий парадо'кс, один из космологических парадоксов .
Фотометрический эквивалент
Фотометри'ческий эквивале'нт почернения фотографического , масса проявленного серебра на единице площади фотослоя, которая, будучи равномерно распределена по этому слою, даст оптическую плотность его почернения, равную 1. Величина, обратная Ф. э., называется кроющей способностью проявленного серебра. Ф. э. зависит от выбора фотоматериала, условий его проявления и др. факторов, определяющих размеры, структуру и расположение проявленных зёрен серебра в фотослое. Типичные значения Ф. э. для многих фотоматериалов имеют значения от 1 до 3 г/м2 .
Фотометрия
Фотометри'я (от фото... и ...метрия ), раздел физической оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения , испускаемого источниками, распространяющегося в различных средах и взаимодействующего с телами. При этом энергия электромагнитных колебаний оптического диапазона усредняется по малым интервалам времени, которые, однако, значительно превышают период таких колебаний. Ф. охватывает как экспериментальные методы и средства измерений фотометрических величин , так и относящиеся к этим величинам теоретические положения и расчёты.
Основным энергетическим понятием Ф. является поток излучения Фе , имеющий физический смысл средней мощности, переносимой электромагнитным излучением. Пространственное распределение Фе описывают энергетические фотометрические величины , производные от потока излучения по площади и (или) телесному углу . В фотометрии импульсной применяются также интегральные по времени фотометрические величины. В узком смысле Ф. иногда называют измерения и расчёт величин, относящихся к наиболее употребительной системе редуцированных фотометрических величин – системе световых величин (освещённости , силы света , яркости , освечивания , светимости и пр.; соответствующие энергетические фотометрические величины – энергетическая освещённость, энергетическая сила света, энергетическая яркость и т.д.). Световые величины – это фотометрические величины, редуцированные в соответствии со спектральной чувствительностью т. н. среднего светлоадаптированного человеческого глаза (важнейшего для деятельности человека приёмника света ; см. Адаптация физиологическая ; об условиях, при которых получают характеристики среднего глаза как приёмника, см. ст. Световые величины ). Применяются и др. системы редуцированных (по отношению к др. приёмникам) фотометрических величин: эритемные, бактерицидные, фотосинтетические. Изучение зависимостей фотометрических величин от длины волны излучения и спектральных плотностей энергетических величин составляет предмет спектрофотометрии и спектрорадиометрии. Методы Ф. широко применяются в астрономии для исследования космических источников излучения в различных диапазонах спектра излучения (см. Астрофотометрия , Показатель цвета ). Сведение Ф. лишь к измерениям световых величин ошибочно.
Фундаментальный для Ф. закон Е = I/l2, согласно которому освещённость Е изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния l от точечного источника с силой света I был сформулирован И. Кеплером в 1604. Однако основоположником экспериментальной Ф. следует считать П. Бугера , который опубликовал в 1729 описание визуального метода количественного сравнения источников света – установления (путём изменения расстояний до источников) равенства освещённостей соседних поверхностей с использованием в качестве прибора глаза. Методы визуальной Ф. применяются в отдельных случаях до настоящего времени (2-я половина 20 в.) и в результате работ сов. учёных, которые ввели понятие т. н. эквивалентной яркости, распространены на область малых яркостей. В зависимости от используемых методов измерения фотометрических величин Ф. условно делят на визуальную, фотографическую, фотоэлектрическую, фотохимическую и так далее.
Начатое И. Ламбертом (1760) развитие теоретических методов Ф. нашло обобщённое выражение в теории светового поля , доведённой до стройной системы сов. учёным А. А. Гершуном (30-е гг. 20 в.). Современная теоретическая Ф. распространена на мутные среды . Теоретическая Ф. основывается на соотношении d Фе = Le dG, выражающем в дифференциальной форме закон квадратов расстояний; здесь d Фе – дифференциал потока излучения элементарного пучка лучей, мерой множества которых (см. Мера множества ) является дифференциал dG фактора геометрического , Le – энергетическая яркость излучения. Фотометрические свойства веществ и тел характеризуются пропускания коэффициентами t, отражения коэффициентами r и поглощения коэффициентами a, которые для одного и того же тела связаны очевидным соотношением t + r + a = 1. Ослабление потока излучения узконаправленного пучка при прохождении через вещество описывается Бугера – Ламберта – Бера законом .
Экспериментальные методы Ф. основаны на абсолютных и относительных измерениях потока излучения различными селективными и неселективными приёмниками излучения (т. е. приёмниками, реакция которых зависит или не зависит от длины волны излучения). Для определения размерных фотометрических величин применяют либо фотометры с непосредственным сравнением неизвестного и известного потоков, либо фотометры, предварительно градуированные в соответствующих единицах измерения энергетических или редуцированных фотометрических величин. В частности, для передачи значений световых величин обычно используют сличаемые с государственными световыми эталонами образцовые и рабочие светоизмерительные лампы – источники с известными фотометрическими характеристиками. Ф. лазерного излучения в основном построена по принципу использования образцовых и рабочих спектрально неселективных приёмников излучения, сличаемых с государственными эталонами мощности и энергии когерентного излучения лазеров . Измерение безразмерных величин t и r выполняется фотометрами с применением относительных методов, путём регистрации отношения реакций линейного приемника излучения на соответствующие потоки излучения. Применяется также уравнивание реакций линейного или нелинейного приёмника излучения изменением по определённому закону в известное число раз сравниваемых потоков излучения.
Теоретические и экспериментальные методы Ф. находят применение в светотехнике и технике сигнализации, в астрономии и астрофизике, при расчёте переноса излучения в плазме газоразрядных источников света и звёзд, при химическом анализе веществ, в пирометрии , при расчётах теплообмена излучением и во многих др. областях науки и производства.
Лит.: Бугер П., Оптический трактат о градации света, пер. с франц., М., 1950; Гершун А. А., Избр. труды по фотометрии и светотехнике, М., 1958; Мешков В. В., Основы светотехники, ч. 1–2, М. – Л., 1957–61; Тиходеев П. М., Световые измерения в светотехнике. (Фотометрия), 2 изд., М. – Л., 1962; Волькенштейн А. А., Визуальная фотометрия малых яркостей, М. – Л., 1965; Сапожников Р. А., Теоретическая фотометрия, 2 изд., Л., 1967; Гуревич М. М., Введение в фотометрию, Л., 1968.
А. С. Дойников.
