Основы фотометрии

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.

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: