Fal Jacek 16.11.2006

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 41.

Wyznaczanie natężenia nieznanego źródła światła za pomocą fotometru

Zagadnienia teoretyczne

Strumień świetlny (symbol - F) - jest tą częścią strumienia energetycznego, która mieści się w spektrum fal widzialnych (te, które robią wrażenie, pozostałe, które wrażenia nie robią nie są uwzględniane). Strumień energetyczny - wielkośc obiektywna, jest to ilość energii pola elektromagnetycznego wydzielona w jednostce czasu i jest wyrażana w watach (W). Na strumień energetyczny może składać się promieniowanie podczerwone, nadfioletowe lub jeszcze inne pasmo elektromagnetyczne, jednak oko ludzkie odbierze tylko promienie w tzw. spektrum widzialnym i to te fale, i tylko one muszą być uwzględnione, gdy obliczamy wielkość strumienia świetlnego. Strumień świetlny może być złożony z rożnych fal widzialnych w różnych proporcjach, dlatego aby obliczyć sumaryczny efekt strumienia świetlnego należy każdą część promieniowania rozpatrzyć osobno mnożąć przez wartość odczytaną z wykresu czułości spektralnej, a na końcu dodać otrzymane wielkości dla wszystkich fal. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen. Na zasadzie konwencji ustalono, że jeżeli światło o długości 555 nm ma moc 1 wata jego strumień świetlny jest równy 683 lumenom. Jeśli światło ok. 500 nm ma moc 1 wata jego strumień świetlny jest równy już tylko ok. 137 lumenom (patrz wykres). Ogólnie można napisać:

-
jest natężeniem promieniowania (W/sr),
-
jest współczynnkiem z wykresu dla danej długości fali,
-
jest kątem bryłowym wyrażonym w steradianach.
Intuicyjnie można pojmować lumen jako "subiektywny wat", bo np. jeśli promieniowanie ma jakąś moc, ale jest z poza spektrum widzialnego wtedy
jest równe zero, a więc i lumenów mamy zero.

Światłość (natężenie źródła światła) - jest to stosunek strumienia świetlnego F do kąta bryłowego
, a więc:

-
to światłość w kandelach,
-
- natężenie_promieniowania (W/sr),
-
jest współczynnikiem z wykresu.
Podążając za wcześniejszą intuicją możemy powiedzieć, że kandela to stosunek "subiektywnego wata" - lumena do steradiana.

Natężenie oświetlenia (oświetlenie) - jest to stosunek strumienia świetlnego do powierzchni, która jest oświetlona.

-
- natężenie oświetlenia, dane w luksach
-
- strumień świetlny,
-
- oświetlona powierzchnia.

Wykonanie ćwiczenia

1. Na ławie optycznej ustawić źródła światła oraz fotometr.

2. W zaciemnionym pomieszczeniu, po przygotowaniu oka do widzenia, ustawić fotometr w takim położeniu, aby obydwie połówki pola widzenia były jednakowo oświetlone. Przy tym położeniu fotometru zmierzyć jego odległość od znanego źródła światła r oraz nieznanego źródła światła r_x.

3. Pomiary powtórzyć 15 razy dla tego samego źródła w celu obliczenia błędów ∆r i ∆r_x.

4. Obliczyć natężenie nieznanego źródła światła I_xsr biorąc średnie wartości r oraz r_x.

5. Obliczyć wielkość strumienia świetlnego wysyłanego przez badane źródło światła (dφ = Idω)

Tabela pomiarowa:

	r	rx	Ix
[cd]	[m]	[m]	[cd]	[cd]	[lm]
19	0,310	0,400	31,633	28,115 0,319	353,123 4,017
	0,325	0,385	26,663
	0,320	0,390	28,222
	0,315	0,395	29,876
	0,320	0,390	28,222
	0,325	0,385	26,663
	0,325	0,385	26,662
	0,330	0,380	25,194
	0,310	0,400	31,634
	0,315	0,395	29,876
	0,315	0,395	29,876
	0,325	0,385	26,663
	0,325	0,385	26,663
	0,320	0,390	28,222
	0,325	0,385	26,663

Obliczenia i rachunek błędów:

Rachunek błędów:

Zapis wyników:

W

nioski:

Celem doświadczenia było wyznaczenie natężenia nieznanego źródła światła za pomocą fotometru. Na podstawie wyników oraz niewielkich błędów, którymi są one obarczone stwierdzić, iż doświadczenie zostało wykonane prawidłowo,. Bardzo ważnym czynnikiem podczas wykonywania tego doświadczenia było odpowiednie zaciemnienie aparatury, gdyż niepożądane światło docierające do stanowiska w znacznym stopniu mogłoby zmienić wyniki doświadczenia, czyli spowodować jego niepoprawność.

---