В данной статье описывается метод экспериментальной проверки фотометрического закона расстояния. Определяется сила света, излучаемого точечным источником, в зависимости от расстояния. Статья предназначена для студентов-физиков, учителей и учеников средних школ.

Ключевые слова: световой поток, количество света, интенсивность света, освещенность, яркость.

This article describes the method of experimental verification of the photometric distance law. The intensity of light emitted by a point source is determined depending on the distance. The article is intended for physics students, teachers and secondary school students.

Keywords : luminous flux, amount of light, light intensity, illumination, brightness.

В данной статье мы будем решать следующие задачи:

1. Определить интенсивность света, излучаемого точечным источником, в зависимости от расстояния

2. Подтвердить фотометрический закон расстояния путем построения графика освещенности как функции от обратного значения квадрата расстояния.

Таблица 1

Оборудование

Рис. 1. Экспериментальная установка: Фотометрический закон расстояния

Подготовка и измерения

Экспериментальная установка показана на Рис. 1. Необходимо удостовериться в том, что ось нити лапы накаливания (ползунок с креплением h = 30 мм) совпадает с осью оптической скамьи. Датчик люксметра (ползунок с креплением h = 80 мм) должен находиться на той же высоте. Люксметр необходимо откалибровать, прежде чем приступать к Эксперименту. Для устранения фоновой освещенности необходимо выключить свет, а при расчетах необходимо принимать во внимание вероятную фоновую освещенность. Небольшие расстояния измеряются при помощи линейки, а большие расстояния определяются при помощи шкалы на оптической скамье. Лампа подключается к выходу 6В переменного тока блока питания.

Теория и вычисления

Точечный источник света интенсивностью света I (Кандела/кд) излучает световой поток Ф (Люмен/лм) по телесному углу ω. Интенсивность света, приходящаяся на единицу телесного угла dω, равна:

I=dФ/dω [кд](1)

Для источника света, распространяющегося в пространстве (а также источника, только отражающего свет, а не излучающего его), яркость В задается по формуле:

В=dI/dA [кд/см ² ](2)

Если площадь dА* освещается световым потоком dФ , освещенность Е (Люкс/лк) равна:

Е=dФ / dА* [лк] (3)

Рис. 2. Схематичное определение фотометрического закона расстояния

На Рис. 2 показано схематическое изображение площади поверхности dА*, освещаемой точечным источником Р. Интенсивность света источника равна I и его расстояние от площади поверхности равно r, а перпендикуляр, опущенный на площадь поверхности, указывает направление соединительной линии с источником света.

Освещенность Е задается по формуле:

Е = dФ / dА*= (4)

При = dА* /r2 и (1) получаем Е = I/ r2(5)

Уравнение (5) описывает фотометрический закон расстояния. В соответствии с ним освещенность поверхности Е уменьшается пропорционально квадрату расстояния при постоянной интенсивности света I.

На Рис. 3 измеренные значения освещенности Е отображены на графике как функция от обратного значения квадрата расстояния r . Фотометрический закон расстояния подтверждается линейностью первичного графа.

Рис. 3: Освещенность как функция от обратного значения квадрата расстояния

Литература:

1. Чарыев А. Основные законы физики. Учебное пособие для учителей средних и старших классов. — Ашхабад. Туркменская государственная издательская служба, 2004.
2. www.phywe.com.
3. info@phywe.com.