Проверка законов освещённости.

Цель работы: проверить законы освещённости.

 

Теория. Отношение светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади этой поверхности S называютосвещённостью:

(1)

Люкс - освещённость, создаваемая световым потоком 1 лм при равномерном распределении его на площади 1м².

Первый закон освещённости: освещённость в каждой точке поверхности, на которую перпендикулярно ей падает свет, пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до освещаемой поверхности:

(2)

Кроме указанных факторов освещённость зависит ещё и от угла , под которым свет падает на освещаемую поверхность:

Рисунок 1.

Установлена зависимость освещённости площадки от угла наклона её к падающим лучам, которая называется вторым законом освещенности.

Второй закон освещённости: освещённость поверхности, создаваемая параллельными лучами, прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей.

(3)

Освещённость Е₀ можно определить по формуле (2) и подставляя в формулу (3) можно получить выражение, объединяющее первый и второй законы освещённости.

(4)

Освещенность - величинаскалярная, поэтому в том случае, когда свет на поверхность падает от нескольких источников, освещённость в каждой точке поверхности равна арифметической сумме освещённостей, создаваемых в этой точке каждым из источников в отдельности. Приборы для сравнения силы света называютсяфотометрами.Существуют фотометры, приспособленные для непосредственного измерения освещённости. Такие фотометры называютсялюксметрами.

Приборы и принадлежности: лабораторный прибор для изучения законов фонометрии, с микроамперметр, аккумуляторная батарея, соединительные провода, реостат, ключ.

 

Порядок выполнения работы:

1. Изучить шкалу и определить цену деления микроамперметра А.

2. Собрать цепь: соединить клеммы фотоэлемента Ф_э с микроамперметром А, а лампочку Л с источником тока Б через реостат R, как показано на схеме:

 

Рисунок 2.1.

Проверка 1 закона освещенности.

3. Фотоэлемент установить перпендикулярно оси прибора (стрелка должна находиться на нуле угломерной шкалы).

4. Лампочку установить на 10-е деление шкалы, принимая за центр лампочки середину стойки. Замкнуть цепь и с помощью реостата добиться, чтобы величина фототока была 20 мкА. Затем лампочку передвинуть на 20-е и 30-е деления. Снять показания микроамперметра, соответствующие указанным положениям лампочки и записать их в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1.

Номер опыта	Расстояние от лампы до фотоэлемента R, м	Показания микроамперметра I, 10-6 А	Отношение освещённостей	Отношение квадратов расстояний
Е1:Е2	Е1:Е3	R12:R2	R12:R32

5. Вычислить освещенность с помощью формулы 2 теории, отношение освещённостей, отношение квадратов расстояний, заполнить таблицу 4.1. и сделать вывод.

Проверка 2 закона освещенности.

6. Лампочку установить на 16-е деление, а линзу на 10-е. С помощью реостата установить ток 20мкА. При угле 0°, показания микроамперметра записать в таблицу. Затем, вращая ручку, лампочку устанавливают под углом 30°,45°, 60°. Необходимо следить за тем, чтобы лампочка и линза не сдвигались с первоначально установленного места. При этом в каждом из случаев снимают показания амперметра и заносят их в таблицу 6.1.

 

Таблица 6.1.

Номер опыта	Показания угломера, α	Показания микрометра I, 10-6А	Cosα	Освещённость,
	00		1
	300
	450
	600

7. Вычислить освещенность с помощью формулы 4 теории.

8. Сделать вывод о проделанной работе.

9. Ответить на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы:

1. Какими способами можно определить освещённость?

2. Почему на покатых к солнцу крышах снег тает быстрее, чем на земле?

3. Что в этой лабораторной работе является освещаемой поверхностью?

4. Для чего нужна линза при выполнении пункта № 6?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15.