§1.2 Практичні заняття

Практичне заняття №1 Вступне заняття.

1. Короткий огляд курсу оптики. 2. Методичні вказівки до розв’язування задач. 3. Значення практичних занять для освоєння курсу оптики. Перелік та аналіз збірників для розв’язування задач. 4. Видача індивідуальних завдань та їх пояснення.­

Практичне заняття №2 Фотометрія

Зміст. Фотометричні величини. Визначення та формули фотометричних величин. Формули зв’язку між фотометричними величинами. Енергетичні та фотометричні одиниці їх вимірювання. Прилади для вимірювання фотометричних величин.

Основні формули:

Сила світла

С вітловий потік

Світність , або

О світленість , або

Яскравість

n

*

S^*

dW

i

dS

r

, при φ=0

Порівняльна таблиця

Величина	Фотометрична одиниця виміру	Енергетична одиниця виміру
Світловий потік, Ф	люмен	Вт
Сила світла, І	кандела	Вт/ср
Освітленість, Е	люкс	Вт/м2
Світність, R	люкс	Вт/м2
Яскравість, В	ніт	кд/м2 = Вт/ср·м2

Методичні вказівки

Основна мета заняття: ознайомлення з фотометричними величинами, пояснення необхідності їх введення в оптику, тому що око людини здатне сприймати тільки окремий діапазон електромагнітних хвиль. Розрахунки фотометричних величин для окремих випадків. Ознайомлення з фотометричними приладами.

Приклади розв’язування задач

Задача №1

Для друкування фотознімку при лампі, яка дає силу світла 40 кандел, на відстані 1 метр потрібен час друкування 2 секунди. Який потрібен час друкування при лампі 30 кд на відстані 1,5 метра? Припускаємо, що загальна кількість енергії, яку отримує фотознімок, повинна бути в першому та другому випадках однакова.

Р озв’язок:

кд Світловий потік, це сумарна потужність

м випромінювання, тобто

с = , тобто .

кд Так як , записуємо = , або

м , визначаємо

Відповідь: 6 с.

Аналіз результату: Зрозуміло, що час друкування збільшиться, тому що в другому випадку сила світла лампи зменшилась, а відстань до фотопаперу збільшилась.

Задача №2

Люмінесцентна циліндрична лампа діаметром d = 2,5 см і довжиною l=40см утворює на відстані r = 5 м в напрямку, перпендикулярному вісі лампи; освітленість Е = 2 лк. Приймаючи лампу за косинусний випромінювач, визначити: 1) силу світла І в даному напрямку; 2) яскравість; 3) світність R лампи.

Аналіз та розв’язок:

1 ) Більший із двох параметрів лампи – довжина – в 12 раз менше відстані, на якій виміряна освітленість. З цього випливає, що для розрахунку сили світла в даному напрямку можна прийняти лампу за точкове джерело і задіяти формулу

d = 2,5 см = 0,025 м , звідки

l = 40 см = 0,4 м

r=5м

E =2лк

І=?

В = ?

R = ?

Підставивши значення величин в цю формулу і зробивши розрахунок, отримаємо І = 25 кд,

2) Для визначення яскравості застосуємо формулу , де S – площа проекції протяжного джерела світла на площину, яка перпендикулярна напрямку спостереження.

У випадку циліндричної люмінесцентної лампи проекція має форму прямокутника довжиною l і шириною d, звідси .

Провівши розрахунок за цією формулою, знайдемо В=2,5 ккд/м² = 2,5 кніт.

3) Оскільки люмінесцентну лампу можна вважати косинусним випромінювачем, то її світність знаходимо за законом Ламберта:

R= = 7,9клк.

Відповіді: I=25кд; B=2,5кніт; R=7,9клк

Задача №3

Загальний світловий потік, який випромінюється прямою розжареною ниткою довжиною l = 60 см, дорівнює Ф = 132 лм. Визначити найбільшу освітленість плоскої поверхні, яка розміщена паралельно нитки на відстані а = 5 см від неї (мається на увазі місце, яке знаходиться навпроти середини нитки).

Аналіз та розв’язок. Так як , то поверхнею, яка рівномірно освітлена на відстані , буде циліндрична поверхня, тому що краєвими ефектами на кінцях нитки можна знехтувати.

Проведемо циліндр радіусом навколо нитки.

Р озв’язок:

l = 60 см

Ф = 132 лм

а  = 5 см

Е=?

Оскільки , тоді світловий потік будемо вважати рівномірним.

, де S – бокова поверхня циліндра.

.

Відповідь: Е=700 лк.