POLITECHNIKA WROC AWSKA INSTYTUT FIZYKI	SPRAWOZDANIE Z WICZENIA NR 72 TEMAT : Analiza spektralna i pomiary spektrofotometryczne.
ANNA SIKORA WYDZ. : IZ ROK : II	DATA : OCENA :

0. Wst
p.

Celem przeprowadzonego
wiczenia by
o zapoznanie si
z :

- zasadami fotometrii;

- prostymi metodami wyznaczania nat

enia
r�d
a
wiat
a.

1. Opis zjawiska fizycznego.

Fotometria jest dzia
em optyki, zajmuj
cym si
badaniem energii promieniowania elektromagnetycznego i innych wielko
ci z nim zwi
zanych. Obejmuje ona swym zakresem zar�wno promieniowanie niewidzialne, jak i promieniowanie widzialne. Fotometria dzieli si
na : obiektywn
(inaczej fizyczn
, energetyczn
) w kt�rej detektorem promieniowania jest element fotoelektryczny np. klisza fotograficzna, oraz na subiektywn
(inaczej wizualn
), w kt�rej detektorem jest oko ludzkie.

Obiektywne pomiary fotoelektryczne oparte s
przede wszystkim na wykorzystaniu receptor�w fotoelektrycznych. Najcz

ciej spotykanym ogniwem fotoelektrycznym jest ogniwo selenowe.

Subiektywne pomiary fotometryczne oparto na por�wnywaniu o
wietlenia z dwu
r�de
r�wnocze
nie. Poniewa
oko ludzkie mo
e dok
adnie oceni
r�wno

o
wietle
, pomiary te przeprowadza si
przy r�wnoczesnym jednakowym o
wietleniu powierzchni ze
r�d
a wzorcowego.

SCHEMAT FOTOMETRU Lummera-Brodhuna

2. Przyrz
dy.

-
r�d
o
wiat
a w obudowie; -
awa optyczna;

- fotoogniwo selenowe; - zestaw filtr�w;

- zasilacz ZT - 980 - 1M; - o
wietlacz skali milimetrowej na
awie optycznej;

- amperomierz; - fotometr Lummera - Brodhuna;

- woltomierz; - zestaw
ar�wek.

- mikroamperomierz;

Schemat uk
adu :

i_Z r i

+

ZR V Z A

_ A

Z -
r�d
o
wiat
a

F - fotoogniwo selenowe

i - pr
d fotoelektryczny zale
ny od nat

enia o
wietlenia E powierzchni czynnej fotoogniwa

r - odleg
o

fotoogniwa od
r�d
a
wiat
a

3. Tabelki pomiar�w.

I. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI
WIETLNEJ FOTOOGNIWA W OPARCIU O PRAWO LAMBERTA.

1. Zmieniaj
c odleg
o

fotoogniwa F od
r�d
a
wiat
a dokonali
my pomiaru nat

enia pr
du dla r�
nych odleg
o
ci r.

Ustalenie mocy
ar�wki za pomoc
wskaza
:

woltomierza : 4.8 V

amperomierza : 3.1 A

St
d moc W = 4.8 * 3.1 [V*A] = 14.88 W

Sta
a odleg
o

: K
t padania : Nat

enie pr
du fotoelektrycznego :

r = 0.3 m  = 0 i = 105 A

Przy tak zachowanych wielko
ciach wiemy,
e nat

enie
r�d
a
wiat
a wynosi :

I = 16.5 0.5 cd

ri [ m ]	ii [ A ]	Ei [lx]
r1 = 0.20	i1 = 225	E1=412.5
r2 = 0.25	i2 = 150	E2=264.0
r3 = 0.30	i3 = 105	E3=183.3
r4 = 0.40	i4 = 60	E4=103.1
r5 = 0.45	i5 = 50	E5=81.3
r6 = 0.50	i6 = 40	E6=66.0
r7 = 0.55	i7 = 35	E7=54.5
r8 = 0.60	i8 = 30	E8=45.8
r9 = 0.65	i9 = 25	E9=39.0
r10 = 0.70	i10 = 20	E10=33.7

2. Ustawili
my fotoogniwo w sta
ej odleg
o
ci r = 0.3 m i zmierzyli
my nat

enie i dla r�
nych warto
ci k
ta padania .

i [ � ]	ii [A] - strona prawa	ii [A] - strona lewa	Ei [lx]
1 = 0	i1 = 105	i1 = 105	E1=183.3
2 = 5	i2 = 105	i2 = 103	E2=182.6
3 = 10	i3 = 102	i3 = 105	E3=180.5
4 = 15	i4 = 100	i4 = 100	E4=177.1
5 = 20	i5 = 98	i5 = 99	E5=172.3
6 = 25	i6 = 95	i6 = 95	E6=166.2
7 = 30	i7 = 90	i7 = 90	E7=158.8
8 = 35	i8 = 85	i8 = 85	E8=150.2
9 = 40	i9 = 80	i9 = 80	E9=140.4
10 = 45	i10 = 75	i10 = 75	E10=129.6

II. BADANIE PRZEPUSZCZALNO

I FILTR�W SZARYCH.

Zachowuj
c odleg
o

r = 0.3 m i k
t padania  = 0 przytrzymali
my filtr szary blisko fotoogniwa. Zmierzyli
my nat

enie fotopr
du i^' dla strumienia
wiat
a przepuszczanego przez filtr.

i^' = 25 A

III. WYZNACZANIE NAT

ENIA
R�D
A
WIAT
A W ZALE
NO
CI OD MOCY POBIERANEGO PR
DU. WYZNACZANIE SPRAWNO
CI
WIETLNEJ
AR�WKI.

Moc dostarczona do
ar�wki (jak w punkcie I) :

W = 14.88 W

Zwi
kszaj
c odleg
o

fotoogniwa od
ar�wki zwi
kszali
my moc dostarczon
do
ar�wki tak, aby warto

pr
du fotoelektrycznego wynosi
a r�wnie
105 A.

Odczyty warto
ci mocy W_X dostarczonej do
ar�wki (odczyty z woltomierza i amperomierza) oraz odleg
o

fotoogniwa od
ar�wki :

rx [ m ]	UW [ V ]	IW [ A ]	WX [ W ]
0.30	4.8	3.1	14.88
0.35	5.2	3.3	17.16
0.29	4.7	3.1	14.57
0.26	4.4	3.0	13.20
0.23	4.2	2.9	12.18
0.20	3.9	2.8	10.92

W dalszym etapie
wiczenia wykorzystywali
my fotometr Lummera - Brodhuna.

IV. WYZNACZANIE NAT

ENIA
WIAT
A BADANEJ
AR�WKI.

Mierzymy tu odleg
o
ci r i r^' g
owicy fotometru od obu
r�de
:

Normalne ustawienie g owicy		G owica obr�cona o 180�
r[cm]	r' [cm]	r[cm]	r'[cm]
92.3	157.7	98.2	151.8
93.0	157.0	97.7	152.3
94.3	155.7	97.5	152.5
97.5	152.5	97.3	152.7
r r=94.3	r' r=155.7	r r=97.7	r' r=152.3

V. BADANIE PRZEPUSZCZALNO
CI FILTR�W SZARYCH.

Przytrzymuj
c filtr blisko g
owicy pomiarowej wyznaczamy nowe os
abione nat

enie I'.

Zmierzone odleg
o
ci :

- dla g
owicy ustawionej normalnie: r'_szare=99.4 [cm] oraz r_szare=150.6 [cm]

- dla obr�conej g
owicy r'_szare=95.5 [cm] oraz r_szare=154.5 [cm]

4. Przyk
adowe obliczenia.

Ad.I.

W oparciu o prawo Lamberta obliczamy nat

enie o
wietlenia E dla r�
nych warto
ci r i  :

E =

1. Obliczenia dla sta
ego k
ta padania  = const = 0

Pozosta
e warto
ci przedstawia tabela pomiarowa.

2. Odleg
o

r = const = 0.3 [m]

Pozosta
e warto
ci przedstawia tabela pomiarowa.

Ad. II.

Korzystaj
c z wykresu charakterystyki
wietlnej fotoogniwa obliczamy wsp�
czynnik transmisji T filtru szarego :

r = 0.3 [m]  = 0 [�]

oraz

i = 105 [A] i' = 25 [A]

Z wykresu dla i'=25 [A] mamy E=39.0 [lx], natomiast dla i=105[A] mamy E=183.3 [lx]

T =
*100%=20%

Ad.III.

Obliczamy nat

enie
r�d
a
wiat
a I_X ze wzoru :

[ cd ]

Przyk
adowo dla r_x=0.20 [m] otrzymujemy :

I_x=

Obliczamy wsp�
czynnik sprawno
ci
wietlnej (dla powy
szego przyk
adu):

Ad. IV.

Wyznaczamy nat

enie
wiat
a badanej
ar�wki :

 = 0, czyli cos  = 1

I = 27 [cd]

Dla normalnego ustawienia g
owicy :

Dla odwrotnego ustawienia g
owicy (obr�conej o 180� ) :

Ad. V.

Obliczamy wsp�
czynnik przepuszczalno
ci T oraz absorpcj
P badanego filtru :

5. Rachunek b

d�w.

6. Wnioski.

Pomiary fotometryczne wykonane w
wiczeniu by
y oparte na metodzie subiektywnego por�wnania o
wietlenia powierzchni z dwu
r�de

wiat
a I oraz Ix jednocze
nie. B

dy wynik
e podczas pomiar�w powsta
y na wskutek ma
ej czu
o
ci oka ludzkiego oraz niedok
adno
ci odczytu wynik�w. Poza tym pewny sw�j udzia
mia
y zewn
trzne
r�d
a
wiat
a, kt�re mog
y zmieni
wyniki pomiar�w m.in: k
ta .

---