ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Фотометрические величины и их единицы.Энергетический поток - энергия, переносимая волной за время 1 с; единица - ватт, Вт. Энергетическая освещенность - отношение энергетического потока ΔФЭ к площади облучаемой им поверхности ΔQ: единица - ватт на квадратный метр, Вт/м2. Энергетическая сила света - отношение энергетического потока ΔФЭ к телесному углу ΔΩ, в котором распределено это излучение: ; единица – ватт на стерадиан, Вт/ср. Энергетическая светимость – отношение энергетического потока ΔФэ к площади излучающей поверхности источника ΔQИ: ; единица – Вт/м2. Энергетическая яркость - отношение энергетической силы света ΔIЭ, к площади проекции ΔQП излучающей поверхности источника на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения: единица - Вт/(м2 ср). Световой поток - энергия, оцениваемая по зрительному воздействию на глаз человека; единица - люмен, лм (1 лм равен световому потоку монохроматического излучения с длиной волны 555 нм, энергетический поток которого равен 1/683 Вт). Освещенность - отношение светового потока ΔФ к площади ΔΩ облучаемой им поверхности: единица - люкс, лк. Сила света - отношение светового потока ΔФ к телесному углу ΔΩ: Единица – кандела, кд (одна из основных единиц в СИ). Кандела равна силе света в заданном направлении от источника излучения частотой 540∙1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. Светимость – отношение светового потока ΔФ к площади излучаемой поверхности ΔQИ источника: ; Единица лм/м2. Яркость – отношение силы света ΔI к площади проекции ΔQП поверхности источника на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения: ; Единица – кд/м2. Освещенность ЕТ, создаваемая точечным источником, рассчитывается по формуле: , где I – сила света, r – расстояние между источником и облучаемой им поверхностью, φ – угол между нормалью к поверхности и направлением распространения волн. Экспериментальная установка. Фотометрия занимается измерением световых и энергетических потоков; с этой целью используются приборы, которые называются фотометрами. Наиболее распространенные методы можно разделить на три группы: визуальные, фотографические, фотоэлектрические. При использовании визуальных методов регистрирующим прибором является глаз, в фотографических методах - фотопластинки, фотопленки, в фотоэлектрических - фотоэлементы, гальванометры, осциллографы, электронные потенциометры с автоматической записью и т.д. В данной работе используется визуальный метод. Фотоэлектрический метод используется в работе № 10.
В большинстве случаев при визуальном способе сравниваются между собой освещенности (или яркости) двух поверхностей или их изображений. Оптическая система должна иметь два окна для входа волн от сравниваемых источников и светоделительное устройство. В качестве светоделительного устройства используется фотометрический кубик (кубик Луммера-Бродхуна) или бипризма (бипризма Френеля). Фотометрический кубик состоит из двух прямоугольных стеклянных призм, которые склеиваются по диагональным граням. Диагональная грань одной призмы ошлифовывается таким образом, чтобы в месте склеивания получился оптический контакт в виде круга. На рис.2 показан ход лучей через фотометрический кубик. Свет, падающий на горизонтальную грань кубика, разделяется на две части: лучи 1,1 в центре кубика проходят без отклонения, лучи 2,2 полностью отражаются от внешней части поверхности призмы. Свет, падающий на вертикальную грань от другого источника, также разделяется на две части: лучи 3,3 проходят без отклонения, лучи 4,4 полностью отражаются от сошлифованной части призмы. Таким образом, в направлении наблюдения будут распространяться волны от различных источников (2,2 и 3,3). Поверхность грани ВС будет иметь различную освещенность - круг и кольцо (рис.2а). Фотометрический кубик может быть изготовлен следующим образом; две прямоугольные призмы пришлифовываются по плоскостям, которые лежат напротив прямого двугранного угла, до оптического контакта. Затем на одной грани вытравливаются углубления, показанные на рис.2б штриховкой. В таких кубиках поле зрения при неодинаковой освещенности будет иметь вид, указанный на рис.2б. Схематическое устройство фотометра с фотометрическим кубиком представлено на рис.З. Фотометр смонтирован в кожухе, который может поворачиваться на 180° вокруг оси MN. Свет от точечных источников S1 и S2 падает на гипсовую или меловую пластинку L. Коэффициент рассеяния с обеих сторон пластинки должен быть одинаковым. Рассеянный свет падает на два симметрично расположенные зеркала Z1 и Z2 и далее на грани фотометрического кубика. Наблюдение ведется через трубу Т. При измерениях источники света S1 и S2 устанавливаются на оптической скамье. Вся система центрируется. При центрировании системы вынимается из гнезда гипсовая пластинка L и устанавливается один из сравниваемых источников света таким образом, чтобы перекрестия на стеклах окон К (рис. З) проектировались на центр источника; таким же способом производится установка и второго источника. Измерения проводятся в следующем порядке. Перемещением фотометра относительно источников добиваются одинаковой освещенности граней кубика, о чем судят по исчезновению границы раздела в поле зрения трубы. Измеряются расстояния от фотометра до источников света. Сила света рассчитывается из соотношения: , где I1 и I2 - силы света точечных источников, r1 и r2 - расстояния от источников до фотометра. Сила света одного из источников должна быть известна. Если при определении силы света r1 или r2 становится сравнимым с размерами источника, необходимо использовать ослабитель. Для этой цели может быть применена сетка или вращающийся диск с вырезанным сектором. Ослабитель размещается на оптической скамье между фотометром и источником с большей силой света; световой поток от этого источника, падающий в окно фотометра, будет ослаблен. Коэффициент ослабления (Ф0С - поток, проходящий через ослабитель света, Ф - падающий на него поток). Экспериментально определяется как отношение силы света от данного источника с ослаблением и без него. Задания. 1. Определить силу света лампочки накаливания. 2. Определить коэффициент пропускания ослабителя. 3. Снять индикатрису лампочки накаливания. Для этой цели измеряется сила света лампочки в различных направлениях и строится полярная диаграмма зависимости силы света от направления (эта кривая называется индикатрисой источника света). Углы поворота лампочки отсчитываются по лимбу. 4. Определить индикатрису источника с матовой полусферической поверхностью. Сравнить полученную индикатрису с теоретическим выражением. 5. Рассчитать погрешность измерений во всех случаях. Вопросы. 1. Назовите основные фотометрические величины и их единицы. Примеры. 2. Что такое кривая видности? Её назначение? 3. Как устроен фотометр? Начертить ход лучей в нем. 4. Каким образом производится настройка фотометра? 5. От каких факторов зависит погрешность измерений? 6. Каким образом экспериментально определяется равенство световых потоков с различными длинами волн? 7. Что такое энергетический поток? Как производится измерение энергетических потоков? 8. Каким образом можно рассчитать коэффициент ослабления вращающегося диска с вырезанным сектором?
Литература. 1.И.В.Савельев. Курс общей физики. 1978. §§110, 113, 114. 2. Г. С. Ландсберг. Оптика. 1976. §§7 - 10. 3. А. Н. Матвеев. Оптика. 1985. §7. 4. Р. В. Поль. Оптика и атомная физика. 1966. с. 518.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|