І. Теоретичні відомості. методичні рекомендації

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

методичні рекомендації

до виконання лабораторних робіт з оптики

для студентів деннорї форми навчання

Львів 2006

Рекомендовано до друку

методичною радою

Львівського державного

аграрного університету

Протокол № від

Укладачі: С. Мягкота, Х. Василів, М. Марків, Я. Білий

Рецензент: А.С. Волошиновський, професор, завідувач кафедри експериментальної фізики Львівського національного університету імені Івана Франка

Редактор: О.В.Дерпак

Коректор: Д.В.Микитянська

© Львівський державний аграрний університет, 2006

Лабораторна робота № 100

ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЛАМПИ

Прилади і матеріали: вимірювальний стенд, еталонне та досліджуване джерела світла.

Мета роботи: вивчення основних фотометричних величин та законів освітленості.

І. Теоретичні відомості

Світлове випромінювання, що проходить через деяку поверхню, можна характеризувати кількістю енергії, яка переноситься електромагнітною хвилею через цю поверхню за 1 с, тобто потужністю випромінювання W через дану поверхню. У випадку, якщо приймачем світла є око, світлове випромінювання характеризується добутком потужності випромінювання W на коефіцієнт видності V . Ця психофізична або фотометрична характеристика, що враховує спектральну чутливість ока є світловим потоком:

Ф =W V (1)

Тобто світловим потоком називається потік світлової енергії, що оцінюється за зоровим відчуттям.

Наступною фотометричною одиницею є сила світла. Вона визначається відношенням світлового потоку (Ф), створеного точковим джерелом світла в тілесному куті до величини цього тілесного кута (рис. 1):

І=Ф/ , (2)

де =S/R² (3)

[ ] – стерадіан (ср); [ І ] = кандела (кд); 1кд – сила світла, що випромінюється при певних умовах еталонним джерелом світла.

Згідно (2):

Ф= І (4)

[ Ф ] = 1 люмен (лм) =1кд × 1 ср - світловий потік, який створює джерело світла силою 1кдв просторовому куті 1ср.

Рис. 1. Схема, що пояснює деякі основні світлотехнічні одиниці.

Освітленість поверхні Е – це відношення світлового потоку, що падає на дану поверхню, до площі цієї поверхні:

Е=Ф/S (5)

Якщо розміри поверхні S малі в порівнянні з її відстанню до джерела світла, то

Е= І/R²×cos , (6)

де - кут падіння світла на поверхню; І – сила світла джерела. Одиниця освітленості: [ Е ] - люкс (лк). 1 лк = 1 лм/м² (рис.2).

Рис. 2. Схема, що пояснює закон про освітленість поверхні точковим джерелом.

Для неточкових джерел світла, що мають певні розміри, вводиться поняття яскравості:

В= І/S₀, (7)

де І – сила світла, S₀ – видима поверхня. [ B ] = кд/м².

Основною фізичною величиною, що характеризує економічність електричної лампи, є кількість електричної енергії, яка витрачається на одержання одиниці світла. Ця величина називається питомою потужністю лампи. Якщо потужність електричного струму, який розжарює нитку лампи, позначати через Р, а відповідну їй силу світла (виражену в канделах) – через І, тоді величина питомої потужності матиме такий вигляд:

w= Р/І. (8)

Значення питомої потужності залежить від температури нитки, тому воно різне для різних видів ламп. Експериментально встановлено, що питома потужність кожної лампи зменшується із збільшенням розжарення нитки лампи.