7

Лабораторная работа № 4 измерение освещённости люксметром введение

Под освещенностью Е_ понимается плотность падающего на элементарный участок поверхности светового потока:

Е_  ; (1)

где Ф_  - световой поток, падающий на поверхность площадью S;

S - площадь равномерно освещаемой поверхности вокруг точки, в которой производится измерение освещенности.

За единицу измерения освещенности принят люкс (лк), численно равный отношению светового потока величиной один люмен, падающего на поверхность площадью один квадратный метр (1 лм/м² = 1 лк ).

Величина dФ_ светового потока, падающая на поверхность dS, от точечного источника с силой света J_  равна:

dФ_ = J_  d  = ; (2)

где d - телесный угол с вершиной в центре источника света, опирающийся на площадку dS сферы с радиусом  .

 Из (2) и (1) следует:

Е_  ; (3)

B том случае, если освещаемая поверхность располагается не перпендикулярно направлению на источник света, а под некоторым углом  1i 0, на поверхность падает поток, пропорциональный площади ее проекции на плоскость, перпендикулярную этому направлению, следовательно:

Е_  ; (4)

Рис. 1

Попадающий на поверхность световой поток связан со спектральной плотностью излучения соотношением:

Ф_  = =   ; (5)

где _ = _max (), _ = _max () = 683 ();

_ ,  ()- спектральная плотность излучения, приходящего на поверхность, выраженная в абсолютных (Вт/нм для _) и относительных (для   ()) единицах;

 () - относительная спектральная световая эффективность излучения ;

 _max - максимальное значение спектральной плотности излучения;

 _max  = 683 лм/Вт - световая эффективность излучения в максимуме чувствительноcти глаза при 555 нм.

Следовательно, освещенность поверхности светом от источника определяется следующим соотношением :

E_  =  ; (6)

где - спектральная плотность потока излучения, падающего на элементарный участок поверхности.

Измерения освещенности выполняются обычно объективными методами. Очевидно, что измерения будут верными лишь в том случае, когда относительная спектральная чувствительность приемника света  () подобна относительной спектральной световой эффективности (), т.е. подобна спектральной чувствительности глаза :

 () = a () ; (7)

где а - коэффициент пропорциональности.

Под спектральной чувствительностью приемника света понимается зависимость его чувствительности от длины волны к монохроматическому свету.

Действительно, величина фототока i_ф в случае использования приемника света с такой спектральной чувствительностью и с линейной световой характеристикой равна:

i_ф =  _max S = a _max S ; (8) где S - площадь открытой поверхности фотокатода;

 _max - максимальное значение спектральной чувствительности (А/лм).

Из (6) и (8) следует:

i_ф = a S   E_ (9)

Поскольку S является для конкретного приемника света величиной постоянной, выражение (9) можно записать в виде:

E_ = К  i_ф ; (10)

где К - постоянная величина.

Очевидно, все сказанное верно всегда, когда площадь равномерно освещаемой поверхности S в плоскости приемника света больше S'. В противном случае измеряется средняя по поверхности фотокатода освещенность. Если же освещаемая поверхность S меньше площади фотокатода S'  результат измерений по (10) должен быть увеличен в S'/S раз.