FIZ70.DOC

1. Zakres ćwiczenia :

              Celem ćwiczenia było praktyczne zapoznanie się z zasadami fotometrii oraz prostymi metodami wyznaczania natężenia źródła światła.

2. Wiadomości ogólne :

              Fotometria jest działem optyki, zajmującym się badaniem energii promieniowania elektromagnetycznego i innych wielkości z nim związanych. Obejmuje ona zarówno promieniowania widzialne, jak i niewidzialne.

              Natężenie źródła światła I (światłość) jest miarą energii świetlnej źródła, wysłanej w jednostce czasu w obręb jednego kąta bryłowego. Jednostka natężenia światła jest 1 kandela (1 cd). Kandela jest to natężenie światła, jakie ma w kierunku prostopadłym jedna sześćset tysięczna część metra kwadratowego (1/60 cm2) powierzchni ciała doskonale czarnego w temperaturze krzepnięcia platyny (2046,15 K) pod ciśnieniem jednej atmosfery fizycznej.

              Miarą ilości energii świetlnej wysłane w jednostce czasu jest strumień świetlny (F). Źródło światła o światłości I wysyła w elementarny kąt bryłowy dw strumień świetlny:

.

Jednostką strumienia świetlnego jest lumen (1 lm).

              Natężenie oświetlenia (E) jest miarą mocy energii świetlnej przypadającą na jednostkę oświetlonej powierzchni:

gdzie ds jest elementem powierzchni prostopadłym do strumienia świetlnego. Jednostką natężenia oświetlenia jest 1 luks (1 lx).

              Dla źródła punktowego zależność oświetlenia powierzchni E od kąta a, pod jakim pada na nią światło, oraz odległości r powierzchni od źródła światła, wyraża prawo Lamberta:

.

              W fotometrii żarówkę charakteryzuje współczynnik sprawności świetlnej źródła h, będący stosunkiem natężenia źródła światła I do mocy M pobieranej przez żarówkę (cd/W):

.

              Ciało nazywamy szarym, jeżeli jego zdolność absorpcyjna jest taka sama dla wszystkich częstotliwości n i zależy tylko od temperatury, składu chemicznego oraz własności powierzchni ciała. Własności filtru szarego określają współczynnik przepuszczalności T i współczynnik pochłaniania P, zdefiniowane:

gdzie:

Ix - natężenie dowolnego, silnego źródła światła Z

I’x - osłabione natężenie źródła światła, jakie wykazuje źródło Z po umieszczeniu filtru na drodze promieni świetlnych (I’x<Ix).

3. Spis przyrządów .

Fotometr Lummera - Brodhuna:

- żarówka wzorcowa 40 W, I = 27 ± 1 cd

- ława optyczna o długości 250 cm, z podziałką co 0,1 cm

Fotoogniwo selenowe:

- mikroamperomierz LM-3, kl. 0,5, nr fabryczny: 1601320.79, liczba działek 75

- miliamperomierz LM-3, kl. 0,5, nr fabryczny: 3703246.74, na zakresie 7500 mA, liczba działek 75

- woltomierz LM-3, kl. 0,5, nr fabryczny: 8810251.78, na zakresie 15V, liczba działek 75

- ława optyczna o długości 100cm

- żarówka halogenowa : dla r = 35 cm, i = 105mA, I = 16,5 cd.

4. Wyniki pomiarów :

- pomiary fotometrem Lummera - Brodhuna

Tab. 1. Światłość żarówki 100W.

Tab. 2. Światłość żarówki 75W.