Наука в Действии прикладная наука, эксперименты, объяснения

Как сохранение этенду ограничивает концентрацию света

Пассивная оптика может перераспределять свет, но не уменьшает его фазовый объём: уменьшение площади пучка оплачивается ростом углового разброса.

Этенду учитывает площадь и направления

Два пучка одинаковой мощности могут сильно различаться: один занимает большую площадь и идёт почти параллельно, другой мал по площади, но содержит множество углов. Этенду описывает произведение площади на доступный телесный угол с учётом показателя преломления. Это мера оптического фазового пространства.

Линза меняет форму, но не объём пучка

В идеальной пассивной системе лучи следуют обратимому отображению. Если выходное пятно уменьшается, направления на выходе занимают больший диапазон. Современный анализ связывает сохранение этенду с гамильтоновой динамикой лучей и теоремой Лиувилля о сохранении фазового объёма.

Радианс не может самопроизвольно вырасти

Радианс — мощность на единицу проецируемой площади и телесного угла. Потери могут его уменьшить, но обычные линзы и зеркала без усиления не делают источник ярче его собственной поверхности. Иначе холодный объект можно было бы нагреть от более холодного излучателя, нарушив термодинамическое направление теплообмена.

Предел зависит от углового размера источника

Узкий по углу источник допускает большую геометрическую концентрацию, чем источник, занимающий широкий угол. Солнце и Луна имеют на небе близкий угловой размер, поэтому идеальные геометрические коэффициенты похожи. Но их радианс и доступная мощность радикально различаются, что определяет температуру приёмника.

Видео опыта

Исходный эксперимент можно посмотреть в ролике канала «Наука в Действии».