Оптические аспекты светотехники - ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

Приемники света

Обычно свет регистрируется по его фотоэлектрическому эффекту, который может проявляться в двух видах. Падая на объект и поглощаясь, фотон света может или выбить электрон, или перевести его на более высокий энергетический уровень. Полный отрыв электрона называется внешним фотоэлектрическим эффектом. Переход электрона на более высокий энергетический уровень приводит к внутреннему фотоэффекту. Внутренний фотоэффект может проявиться путем изменения проводимости вещества или возникновения электрического тока. Восприятие света глазом есть физиологическая реакция на фотоэффект в сетчатке, может быть, в форме создания ощутимого электрического потенциала. Чувствительность глаза к весьма слабым источникам света гораздо выше, чем полагает большинство людей. В нашем глазу работают два различных светочувствительных механизма. По форме этих фоторецепторов они называются палочками и колбочками; Количество колбочек и палочек в глазу неодинаково, и они распределены неравномерно. Палочки воспринимают слабый свет, колбочки — сильный. В палочках выделяется зрительный пурпур, или родопсин,

который мознет п&рлощать свет, что и определяет чув* ствитвл ьность вазшчек к свету. Под влшшнш* света. родопсин обесцвечивается; обесцвеченный родопсин уже не чувствителен к свету. Если глаз будет находиться в темноте, скажем, в течение получаса, то происходит так называемая «адаптация к темноте», чувствительность глаза к восприятию слабых источников света резко возрастает. Это происходит благодаря накоплению родопсина. Установлено, что после длительного пребывания в темноте можно уверенно ощутить импульс света, насчитывающий несколько десятков фотонов!

То, что чувствительность глаза при адаптации к темноте очень велика, можно установить из следующего простого сравнения. Опыт показывает, что очень чувствительная фотографическая пластинка за два часа зарегистрировала слабый источник света, который хорошо адаптированный глаз замечает сразу. Фотопластинке нужно два часа, чтобы зафиксировать источник, который невооруженный глаз увидел в сущности мгновенно! Таким образом, глаз куда «проворнее» даже самой быстродействующей пластинки. Было обнаружено, что при точных измерениях глаз немного уступает в чувствительности самым лучшим усовершенствованным электронным приборам. Правда, глаз субъективен и не может регистрировать непрерывно, в то время как электронное устройство объективно и часто может вести непрерывную запись. И всетаки невооруженный глаз не один раз оказывался прибором, с котбрым были сделаны фундаментальные открытия. Все ранние опыты Резерфорда, с помощью которых оп установил строение атома, были выполнены путем пристального рассматривания слабых вспышек, возт буждаемых альфачастицами, падающими на флуоресцентный экран; вспышки были столь слабы, что только хорошо адаптировавшийся к темноте глаз мог их зарегистрировать *. И в астрономии хорошая визуальная регистрация деталей часто превосходит фотографию, так как флуктуации атмосферы за время экспозиции приводят к тому, что четкость фотографического изображения оказывается ниже, чем при визуальных наблюдениях.

В настоящее время изобретен целый ряд различных приемников света. Требования военной техники к обнаружению нагретых объектов, например выхлопов двигателей, горячих орудийных стволов и т. п., привели к значительному, развитию инфракрасных детекторов. В основном они бывают двух видов. В одних инфракрасное излучение создает фотоны видимого света, которые и регистрируются; в других излучение поглощается как чисто тепловое, и уже последнее регистрируется некоторыми специальными устройствами. Для ультрафиолетовой, видимой и близкой инфракрасной областей спектра чаще всего применяется детектор фотонов, называемый фотоумножителем.

Телескопы Шмидта
Фотоумножитель
Архитектурное освещение