Фотометрия - раздел оптики, связанный с измерением энергии, переносимой световой волной, или с измерением величин, связанных с энергией электромагнитных волн оптического диапазона.
Все приемники оптического излучения можно разделить на два основных класса:
а) широкополосные или неселективные, в основе работы которых лежит тепловое действие света (термоэлементы, болометры). Для них разработана система энергетических характеристик светового потока.
б) селективные, работа которых основана на фотоэлектрическом и фотохимическом действии света (глаз человека, фотоэлементы, фотоумножители) для которых вводится система световых величин и единиц. Энергетические и световые величины взаимосвязаны.
В данной работе используется селективный приемник излучения – фотоэлемент, поэтому для характеристики оптического излучения применяются световые величины и единицы.
1. Сила света J. Основная фотометрическая величина в системе СИ – сила света источника, измеренная в канделах (кд). В качестве эталонного источника принято излучение абсолютно черного тела при температуре затвердевания чистой платины (2042 К). Кандела – это сила света, испускаемого с 1/60 см2 поверхности эталонного источника в направлении нормали.
2. Световой поток. Определяется как произведение силы света источника на величину телесного угла, в котором распространяется излучение:
За единицу светового потока принимают люмен (лм) – световой поток от точечного источника силой света 1 кд, распространяющийся в пределах телесного угла 1 ср.
3. Освещенность. Физическая величина, равная световому потоку, приходящему на единицу площади освещаемой поверхности:
Е=dФ/ds
Освещенность измеряется в люксах (лк): 1 лк =1 лм/м2.
Освещенность площадки d, создаваемую точечным источником (т.е. таким источником, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до точки наблюдения), можно представить следующим образом (рис. 1):
Целью данной работы является ‘экспериментальная проверка этого соотношения.
Цель работы:
ознакомление с основными понятиями фотометрии (энергетическими и световыми величинами и единицами светового потока и связи между ними) и проверка основных законов фотометрии.
Решаемые задачи:
- изучить изменения освещенности в зависимости от расстояния между источником и приемником оптического излучения;
- проверить справедливость закона фотометрии для точечного источника света.
Оптические элементы и аппаратура (рис.2):
ü оптическая скамья (1);
ü источник света (лампа накаливания в корпусе) (2) и блок питания (3);
ü датчик освещенности (фотоэлемент) (4);
ü люксметр Mobil CASSY (5);
ü универсальные зажимы (6);
ü матовое стекло в держателе (рис.4).
Для регистрации оптического излучения используется универсальный сенсор Mobil CASSY, проградуированный в единицах освещенности – люксах.
Рис. 2. Общий вид установки.
Порядок выполнения работы: