WSTĘP TEORETYCZNY Więcej na: www.tremolo.prv.pl , www.tremolo.elektroda.net dział laboratoria

Światło jest to fala elektromagnetyczna, której amplituda natężenia pola elektrycznego opisana jest wzorem

(1)

gdzie A [V/m] - maksymalne natężenie pola elektrycznego, λ [Å, nm, μm, lub m] - długość fali świetlnej, ω[Hz] - częstość drgań fali świetlnej, t [s] - czas, z [m] - położenie na osi ustawionej w kierunku rozchodzenia się światła. Istotne jest to, iż jedynie fale o długościach z zakresu 400 - 800 nm mogą być widziane i tylko te fale zwyczajowo nazywamy światłem. Inne fale o długościach krótszych (np. promieniowanie gamma, x, rentgenowskie lub ultrafioletowe), oraz dłuższych (np. promieniowanie podczerwone, mikrofalowe, radiowe) nie są widzialne i nie mówimy o nich jako o świetle.

Światło jest formą energii możemy więc mówić o ilości światła wysyłanej przez źródło. Przez określenie „ilość światła” będziemy rozumieli ilość energii wysyłanej przez źródło w formie promieniowania widzialnego w określonym przedziale czasu. Całkowitą ilość światła wysyłana przez źródło we wszystkich kierunkach w ciągu jednej sekundy nazywamy strumieniem świetlnym Φ. Gęstość tego strumienia nie jest na ogół jednakowa we wszystkich kierunkach, tzn. źródło światła nie wysyła e wszystkich kierunkach jednakowych ilości światła.

Źródło światła promieniujące we wszystkich kierunkach z jednakowym natężeniem nosi nazwę źródła izotropowego.

Przez natężenie źródła światła w obrębie elementarnego kąta bryłowego (przestrzennego) dΩ rozumiemy wielkość

skąd strumień świetlny w obrębie kąta dΩ jest

Jeżeli źródło promieniuje we wszystkich kierunkach jednakowo silnie, to

Międzynarodową jednostką natężenia światła jest tzw. KANDELA albo świeca międzynarodowa, zdefiniowana przez natężenie światła wysyłanego przez powierzchnię

ciała doskonale czarnego w temperaturze 1773oC (temperatura krzepnięcia platyny) w kierunku prostopadłym do powierzchni, pod ciśnieniem 1atm = 1013,25hPa.

Jednostką strumienia świetlnego jest LUMEN, jest to strumień świetlny punktowego źródła światła o natężeniu 1 kandeli w obrębie kata bryłowego dΩ=1 steradianowi; odpowiada on strumieniowi energii 0,00144 wata (w obszarze widmowym największej wrażliwości oka λ=0,555 nm).

Oświetleniem powierzchni nazywamy wielkość

E=dΦ/dS (1)

gdzie dS jest elementem powierzchni prostopadłym do strumienia świetlnego. Jednostką oświetlenia jest LUKS; jest to oświetlenie powodowane przez strumień 1 lumena padający prostopadle na powierzchnię 1m2.

W przypadku, gdy mamy do czynienia ze strumieniem o dowolnej gęstości, zależność między natężeniem i oświetleniem ma postać

E=Icosφ/r2 (prawo LAMBERTA) (2)

Stanowi to treść tzw. „prawa odwrotnych kwadratów”. Podkreślić należy, że prawo Lamberta jest słuszne tylko w odniesieniu do źródeł światła o niewielkich wymiarach (tzw. źródeł punktowych), które w praktyce dość trudno zrealizować. Okazuje się, że równanie (2) może być zastosowane dla wszystkich źródeł, których średnica d jest więcej niż 10-krotnie mniejsza od odległości r, tzn.odl. d<r/10.

Gdy promienie padają prostopadle do powierzchni, zależność powyższa przyjmuje uproszczoną postać:

(3)

Używane w praktyce źródła światła nie są źródłami punktowymi, lecz mają skończone wymiary, tzn. stanowią skończone powierzchnie. W takich przypadkach nie wystarczy podanie natężenia światła I dla określenia właściwości świetlnych źródła. Mogą istnieć dwa źródła światła o jednakowym natężeniu I. Jeśli mają one niejednakowe wymiary, to dla oka obserwatora „jaśniejsze” będzie wydawać się źródło o mniejszych wymiarach. Tę właściwość powierzchniowych źródeł światła określa wielkość fotometryczna B zwana BLASKIEM, której wartość określa stosunek natężenia I do wielkości powierzchni źródła δ:

B=I/δ

Liczbowo B równa się natężeniu światła wysyłanego z powierzchni 1cm². Jednostkowy blask równy jednemu STILBOWI ma źródło, które z powierzchni 1cm2 wysyła światło o natężeniu 1 kandeli.

Punktem wyjścia dla pomiarów fotometrycznych jest wyznaczanie natężenia źródła światła. Pomiary takie przeprowadzamy za pomocą fotometrów. Mając oznaczone natężenie źródła światła możemy pozostałe wielkości fotometryczne takie jak: strumień świetlny, oświetlenie powierzchni, blask źródła obliczyć na podstawie zależności ustalonych w odpowiednich definicjach.

Pomiaru natężenia danego źródła światła możemy dokonać przez porównanie go z natężeniem innego źródła światła na podstawie zależności (3). Subiektywne pomiary fotometryczne oparte są na zasadzie jednakowego oświetlenia, gdyż oko może dokładnie ocenić równość oświetleń, natomiast nie potrafi ocenić stosunku różnych oświetleń.

Część obliczeniowa

Licze nastepujące stosunki kwadratu odległości pomiedzy źródlem wzorcowym światła Ia a fotometrem (Ra) oraz kwadratu odległości pomiędzy źródlem badanym a fotometrem.

Bład bezwzględny wyznaczyłem jako 5mm (jako najprostsza do odczytania podziałka na skali).

Błędy procentowe względne można wyliczyć ze wzoru:

Błąd wartości złożonej

Więcej na: www.tremolo.prv.pl , www.tremolo.elektroda.net dział laboratoria

---