называется элементарным световым потоком, излучаемым в пространство, ограниченное телесным угломdΩ. Единицей светового потока является люмен ( 1 лм = 1 кд·1 стер). Если сила света источника не зависит от направления наблюдения (такой источник называется изотропным), то полный световой поток, излучаемый источником по всем направлениям, равен
Φ = 4πI (1.2)
Рис. 1.1.
На пути светового потока расположим элементарную площадку dS, нормаль к которой образует угол α с направлением распространения света. Отношение светового потока к площади освещаемой поверхности
E = dΦ/dS (1.3)
называется
освещенностью, которая измеряется в люксах
( 1 лк = 1 лм/1 м2 ).
Построим также площадкуdS0 , перпендикулярную к направлению наблюдения и находящуюся на том же расстоянииrот источника света, что и площадка dS. Учитывая, что
dS0 = r2dΩ =dS cosα (1.4)
и используя соотношение (1.1), из формулы (1.3) получаем
E = I cosα / r2 (1.5)
Таким образом, освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света (закон обратных квадратов) и прямо пропорциональна косинусу угла падениясвета на поверхность (закон косинусов).
Если источником света является некоторая поверхность, то для ее характеристики вводятся такие величины,как светимость и яркость.
Пусть площадка dS (рис. 1.1) излучает свет. Тогда светимость можно определить как световой поток, испускаемый с единицы площади:
R = dΦ / dS (1.6)
В свою очередь под яркостью понимают силу света, испускаемого с единицы видимой поверхности в данном направлении:
B = dI / dS cosα (1.7)
Из формулы (1.7) следует, что яркость источника B может зависеть от угла α. Однако существуют источники света, для которых яркость не зависит от направления наблюдения, т.е. B(α) = const. Такие источники подчиняются закону Ламберта
I = I0 cosα (1.8)
и для них справедливо соотношение
R =πB (1.9)
Если свечение поверхности обусловлено освещением ее внешним источником, то светимость связана с освещенностью соотношением
R = ρЕ (1.10)
где ρ – коэффициент рассеяния (отражения) света.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Фотометрический прибор состоит из камеры и разъемного корпуса прямоугольной формы. Внутри камеры вмонтирован селеновый фотоэлемент, провода от которого выведены на торцевую часть прибора. Фотоэлемент закреплен в специальной оправе, которая может поворачиваться вокруг горизонтальной оси в пределах угла φ = 90°. Отсчет угла поворота осуществляется по угловой шкале, расположенной на лицевой стороне камеры. Селеновый фотоэлемент состоит из металлической подложки, на одной стороне которой нанесен слой селена толщиной около 0,1 мм. Сверху этот слой покрыт прозрачным элетродом. Согласно первому закону фотоэффекта, сила фототока насыщения пропорциональна падающему световому потоку:
i = γB (1.11)
где γ – интегральная чувствительность фотоэлемента.
Селеновый фотоэлемент имеет спектральную характеристику чувствительности, близкую к кривой видимости человеческого глаза. Это позволяет использовать фотоэлемент для фотометрирования дневного света.
Внутри прямоугольного корпуса помещается осветитель с электролампочкой, который может перемещаться вдоль продольной оси прибора. Величина перемещения отсчитывается по линейке, закрепленной на лицевой стороне прибора. В набор также входят линзы в оправе, матовое стекло, набор диафрагм, исследуемая электролампочка, реостат. Питание электролампочек осуществляется от выпрямителя типа ВС-24. Величина фототока измеряется с помощью универсального цифрового прибора типа 4323А.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Подключить микроамперметр к зажимам фотоэлемента. Установить предел измерений – 50 мкА.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.