Читатель вправе спросить: причем тут молоко и чернила? Ведь эта
книжка о телевидении под водой!
Дело в том, что оптические свойства воды приближенно напоминают свойства
смеси из чернил и молока.
При погружении передающей камеры в воду характерно резкое сокращение
дальности видения. Максимальная дальность видения в воде при помощи
телевизионной аппаратуры составляет около 45 метров. Цифра эта относится
к наблюдениям в относительно прозрачных водах Атлантического океана. Для
более мутных вод многих других морских бассейнов дальность видения
обычно не превосходит 15 20 метров. В морских портах, где вода особенно
загрязнена, она обычно составляет не более 1,5 2 метров, а в речных
портах - еще меньше.
Совершенно очевидно, что для многих применений подводного телевидения
этого недостаточно. Поэтому центральной проблемой современного
подводного телевидения является увеличение дальности видения. Но дело
это отнюдь не легкое. Для того чтобы понять, как следует преодолевать
эту трудность, нужно познакомиться с физическими особенностями
распространения света в воде.
Луч света при прохождении через воду очень быстро ослабляется.
Ослабление света водой настолько велико, что один метр довольно
прозрачной воды Черного моря ослабляет свет примерно так же, как и слой
воздуха, толщиной более километра. Уже на сравнительно небольших
глубинах в морях темно. Измерения в Черном море показывают, что в
полдень, когда на поверхности моря освещенность составляет около 100000
люксов, на глубине 100 метров освещенность равна всего 4 люксам.
Достаточно опуститься под воду лишь на сотню метров, чтобы из
сверкающего полудня попасть в сумерки. Быстрое изменение освещенности с
глубиной вынуждает снабжать подводные телевизионные камеры светосильными
объективами.
Ослабление света в воде зависит от прозрачности воды и вызывается
совместным действием рассеяния и поглощения световых лучей.
Черные чернила являются примером водной среды, в которой ослабление
света происходит главным образом за счет поглощения. При поглощении
энергия света идет в основном на нагревание воды. В воде сильно
поглощаются красные лучи спектра и еще более сильно - инфракрасные.
Рассеяние вызывает ослабление направленного светового потока за счет
отклонения световых лучей в стороны. Рассеяние света - это главная
причина, которая ограничивает видимость наблюдаемых объектов. Если бы не
было рассеяния, то нужно было бы просто усилить источник света или
увеличить чувствительность передающей трубки. Но рассеяние световых
лучей образует световую дымку и фон, которые понижают контраст видимого
предмета и как бы маскируют его. Усиление источника света тут помочь не
может.
Молоко представляет собой среду, ослабляющую свет преимущественно за
счет рассеяния. В абажурах и плафонах для предохранения наших глаз от
слишком яркого света используются молочные стекла, сильно рассеивающие
лучи света
В морской воде поглощение и рассеивание действуют вместе. Вот почему, с
оптической точки зрения, воду, конечно, очень приближенно, можно
рассматривать, как "смесь чернил и молока".
Вода в зависимости от состава спектра проходящего через нее света
проявляет больше свойства или рассеивающей, или поглощающей среды.
Но и воды различных бассейнов обладают разными оптическими свойствами.
Например, ослабление света в воде может происходить преимущественно за
счет рассеяния. В этой воде как бы преобладают свойства молока над
свойствами чернил. Возможен и такой случай, когда ослабление света в
воде будет происходить преимущественно за счет поглощения. Проводя
дальше нашу прежнюю аналогию, можно сказать, что в такой воде больше
"чернил", чем "молока".
А в одной и той же воде соотношение между поглощением и рассеянием
зависит от длины волны световых лучей.
