Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана-Дезорма: Метод, указ. / Сост.: Е.А. Будовских, В.А. Петрунин, Н.Н. Назарова, В.Е. Громов: СибГИУ.- Новокузнецк, 2001.- 13 (2)
(Методические материалы)

Значок файла ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТИ ГАЗА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ К ТЕПЛОЁМКОСТИ ГАЗА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЁМЕ (3)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ ПРИЗМЫ И ДИСПЕРСИИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА (4)
(Методические материалы)

Значок файла ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПОГАСАНИЯ В КРИСТАЛЛЕ С ПО-МОЩЬЮ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МИКРОСКОПА Лабораторный практикум по курсу "Общая физика" (3)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа 7. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА. ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА (5)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа № 7. ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОЛЯРИЗАЦИИ С ПОМОЩЬЮ САХАРИМЕТРА (3)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа 6. ДИФРАКЦИЯ ЛАЗЕРНОГО СВЕТА НА ЩЕЛИ (4)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Изучение элементов фотометрии

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФОТОМЕТРИИ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1. Ознакомление с основными понятиями фотометрии. 2. Ознакомление с устройством и получение навыков работы с люкс-метром Ю 117. 3. Проведение фотометрических измерений. 2 БИБЛИОГРАФИЯ 1. Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов. – [В 3 – х т.].-Т. 2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- М.: Наука, 1989. - 496 с. 2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1980.- 752 с. 3. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1998. - 542 с. 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Фотометрия – раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников. В фотометрии используют два вида величин, характеризующих оптическое излучение: энергетиче-ские и световые. Энергетические фотометрические величины определяют временное, пространственное, спектральное распределение энергии оптического излучения, количественно выражаемые в единицах энергии или мощ-ности или в производных от них. Чтобы измерить энергетические ве-личины необходим универсальный приемник, например, термоэле-мент, действие которого основано на превращении всей поглощенной световой энергии в тепловую. Однако, гораздо чаще в качестве прием-ников излучения используют устройства, реакция которых зависит не только от энергии, приносимой светом, но также и от его спектрально-го состава. Такими весьма распространенными селективными прием-никами являются фотопленка, фотоэлемент и особенно человеческий глаз, играющий исключительно важную роль и при повседневном вос-приятии света, и как приемник излучения во многих оптических при-борах. Чувствительность глаза к свету различной длины волны можно охарактеризовать кривой относительной спектральной чувствительно-сти (кривой видности), приведенной в приложении к данному учебно-му пособию (сплошная кривая относится к дневному зрению, пунктир-ная – к сумеречному). Как и глаз, другие приемники излучения харак-теризуются своей кривой чувствительности к свету различных длин волн. Поэтому световые измерения, являясь субъективными, отлича-ются от объективных, энергетических и для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света. Для обозначения фотометрических величин разных видов ГОСТ 26148 – 84 (Фотометрия. Термины и определения) устанавливает под-строчные индексы е для энергетических и v для световых величин. До-пускается не использовать эти индексы в обозначениях величин, когда исключена возможность их неоднозначного толкования. Поскольку ниже речь будет идти только о световых величинах индексы v не ис-пользуются. Основной световой величиной является сила света. Сила света I - величина, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором распространяется световой поток: , где I - сила света; Ф - световой поток; - телесный угол. За единицу силы света I в международной системе СИ принимается - кандела (кд) (лат. “kandela” – свеча). Первоначально за канделу принималась сила света стеариновой или парафиновой свечи определенной массы. В 1979 г. на Генеральной конференции по мерам и весам принято определение канделы, одно-значно связывающее световые единицы с энергетическими. Способ по-строения эталона канделы каждая страна выбирает самостоятельно. Таким образом размерность и единица силы света, как и всех основных величин СИ установлены произвольно: , . Световой поток Ф, испускаемый изотропным точечным источником света в пределах телесного угла , в вершине которого находится ис-точник, определяется формулой , (1) телесный угол можно определить по формуле , (2) где - угол между осью конуса и его образующей. Размерность и еди-ница светового потока: ; (кандела – стерадиан). Эта единица, называемая люменом (лм), равна световому потоку, испускаемому точечным источником силой света в 1 кд внутри телес-ного угла в 1 ср при равномерном поле излучения. Освещенность Е – величина, равная отношению светового потока, падающего на поверхность к ее площади: . (3) Размерность и единица освещенности: , . Эта единица освещенности называется люкс (лк): 1 лк – освещен-ность поверхности, на 1 которой падает световой поток 1 лм. Ос-вещенность, создаваемая изотропным точечным иcтчником света, под-чиняется закону «обратных квадратов»: (4) где - расстояние от поверхности до источника света; - угол паде-ния лучей. Яркость светящейся или отражающей поверхности – величина, рав-ная отношению силы света к площади проекции светящейся по-верхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению: , (5) где I сила света в направлении наблюдения; - площадь проекции светящейся поверхности. Размерность и единица яркости: , . Кандела на квадратный метр (ранее эта единица называлась нит) равна яркости светящейся поверхности площадью 1 при силе света 1 кд. Яркость – чрезвычайно важная величина, так как именно на яр-кость непосредственно реагирует глаз. Источники большой яркости (свыше ) вызывают болезненное ощущение в глазу, по-этому при работе с ними используют различные приспособления, на-пример темные защитные очки. Источники, яркость которых одинако-ва по всем направлениям , называются ламбертовскими (подчиняющимися закону Ламберта) или косинусными – поток, посы-лаемый элементом такого источника, пропорционален . Светимость светящейся или отражающей поверхности – это вели-чина, равная отношению светового потока к площади светящейся или отражающей поверхности: , (6) где Ф – световой поток, испускаемый поверхностью, - площадь этой поверхности. Размерность и единица светимости: , . Люмен на квадратный метр равен светимости поверхности площадью 1 , испускающей световой поток 1 лм. Светимость и яркость ламбертовского источника связаны простым соотношением . (7) Удельная мощность источника света равна отношению потребляе-мой электрической мощности к силе света источника света: . (8) Единица удельной мощности: . Световая отдача источника света равна отношению светового пото-ка к потребляемой электрической мощности: . (9) Единица световой отдачи: . 4. ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ 1. Люксметр Ю116. 2. Лампы накаливания с различными световыми характеристиками. 3. Мерная линейка или рулетка. 4. Установка для изучения элементов фотометрии. 5. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Рисунок 1 Схема установки для изучения законов фотометрии представлена на рисунке 1. Установка состоит из основания 1, мерной шкалы 2, лам-пы накаливания 3, ввернутой в патрон 4, люксметра Ю116 или Ю117, состоящий из фотоэлемента 5 и отсчетного прибора 6, отградуирован-ного в единицах освещенности люксах (лк). Работа с люксметром Основным измерительным прибором, используемым в лаборатор-ной работе, является фотоэлектрический люксметр Ю116, который предназначен для измерения освещенности, создаваемой лампами на-каливания и естественным светом. Он состоит из измерителя (6), про-градуированного в люксах, и селенового фотоэлемента (5) в отдельном корпусе. Фотоэлемент подключается к измерителю проводом со штеп-сельным разъемом. Для изменения диапазонов измеряемых значений освещенности предназначен комплект насадок, надеваемых на фото-элемент. До начала производства измерений внимательно ознакомьтесь с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации и применению люксметра. Неправильные, ошибочные действия могут вывести прибор из строя. 6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Упражнение 1. Определение освещенности, создаваемой лампами накаливания различной мощности и конструкции. Сопоставление результатов экспериментальных исследований 1. Вкрутите лампу накаливания (3) в патрон (4), установите фотоэле-мент люксметра на расстоянии 0,5 м от лампы накаливания, включите лампу накаливания в сеть 220 В и определите освещенность, создавае-мую лампой, в месте расположения фотоэлемента. 2. Определите освещенность на расстояниях 1; 1,5; 2; 2,5 м от лампы. Результаты измерений запишите в таблицу 1. 3. Повторите пункт 2 для ламп накаливания 40, 60 Вт с обычным и 60 Вт с молочным стеклом лампы (NARVA). Результаты измерения запи-шите в таблицу 1. 4. Сделайте краткие выводы по упражнению 1. Таблица 1 № , Вт Расстояние, , м ,кд ,лм 0,5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 15 2 25 3 40 4 60 5 75 6 60 NARVA Упражнение 2. Проверка законов обратных квадратов. Расчет удель-ной мощности и световой отдачи. Проверка законов обратных квадратов основана на анализе соот-ношения (4). Если , то . Отсюда . (10) Из уравнения (10) следует, что зависит от по линейному закону. Видно, что прямая линия, соответствующая зависимости (10), должна проходить через начало координат, а котангенс угла наклона этой линии пропорционален силе света исследуемой лам-почки. На этом основана проверка законов обратных квадратов и определение силы света лампочки. Порядок выполнения упражнения 2 1. В соответствии с экспериментальными данными, представленными в таблице1, постройте график зависимости , откладывая по вертикальной оси величину обратную освещенности , а по гори-зонтальной оси – квадрат расстояния от лампы до фотоэлемента люкс-метра . График должен представлять собой прямую линию, прохо-дящую через начало координат. Прямую по точкам проводите, приме-няя метод наименьших квадратов. Если экспериментальная зависи-мость не совпадает с прямой, то соотношение (4) не выполняется. 2. Рассчитайте силу света исследуемой лампы по котангенсу угла на-клона проведенной прямой . Результаты расчета запишите в таблицу 1. 3. Рассчитайте полный световой поток создаваемый лампой по фор-муле: . Результаты расчета запишите в таблицу 1. 4. Сделайте краткие выводы по упражнению 2. Таблица 2 Элек-трич. мощ-ность, , Вт Удельная мощность, , Вт/кн Световая отдача, , лм/Вт Светимость , лм/м2 ( ) Яркость, , кн/м2 ( ) Диаметр лампы, , м 15 25 40 60 75 60 NARVA Упражнение 3. Определение удельной мощности, световой отдачи ис-точников света, расчет светимости и яркости неточечных источников света 1. Рассчитайте по формулам (8) и (9) удельную мощность и свето-вую отдачу ламп различной мощности. Результаты расчета занесите в таблицу 2. 2. Рассчитайте по формулам (5) и (6) светимость М и яркость L лам-пы с молочным стеклом. При расчетах считать (площадь кру-га), (площадь сферы), где d - диаметр колбы молочной лампы накаливания. Результаты расчета запишите в таблицу 2. 3. Сделайте краткие выводы по упражнению 3. 7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ 1. Каковы должны быть мощности потоков оранжевого и синего света, создающей зрительное ощущение такой же интенсивности, как поток желто – зеленых лучей мощ-ностью 1 Вт? При расчете пользоваться кривой спектральной чувстви-тельности глаза для дневного зрения. 2. Дать определения основных фотометрических величин, их размер-ностей и единиц. 3. Найти полный световой поток, испускаемый изотропным источни-ком, сила света которого 10 кд. 4. Вывести формулу (4). 5. Определить удельную мощность (в ваттах на канделу) и световую отдачу лампы мощностью 75 Вт, создающей на расстоянии 3 м при нормальном падении лучей освещенность 8 лк. 6. Определить полный световой поток, светимость и яркость све-тильника из молочного стекла, имеющего форму шара диаметром 20 см. Сила света шара 80 кд. 7. Горящие уличные фонари в виде молочных шаров кажутся одина-ково яркими с расстояния, например 20 м и 40 м. Как это объяснить?

Размер файла: 229 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров