Измерение освещённости с помощью люксметра

Для контроля и измерения освещенности в лабораторной работе применяется фотоэлектрический люксметр. Он состоит из селенового фотоэлемента и чувствительного гальванометра, шкала которого градуирована непосредственно в люксах.

Э лектрическая схема прибора приведена на рис. 2 на котором обозначены: 1 – фотоэлемент; 2 – переменное сопротивление, позволяющее переключать диапазоны измерений; 3 – амперметр (сила тока в цепи пропорциональна интенсивности светового потока).

Порядок выполнения работы

Подготовка и проверка прибора

Открыть люксметр. Поднести светочувствительный фотоэлемент к свету и убедиться, что стрелка гальванометра отклоняется от начального положения. В противном случае обратиться к преподавателю или лаборанту.

При измерении фотоэлемент люксметра помещается в то место, где должна быть измерена освещенность, и ориентируется так, чтобы его светочувствительная поверхность была параллельна контролируемой плоскости. Показание гальванометра дает искомую освещенность. Обычно гальванометр имеет несколько шкал, используемых при измерении разных освещенностей. Выведенный наружу переключатель сопротивлений, входящих в электрическую цепь люксметра, указывает, какой из шкал следует пользоваться. Для измерения особо высоких освещенностей (например, дневной освещённости под открытом небом) люксметры снабжаются надеваемыми на фотоэлемент оптическими ослабителями света.

Упражнение 1. Измерение освещённости поверхности

Расположить источник света, укреплённый на штативе, на расстояние R от освещаемой поверхности. Установить светочувствительный фотоэлемент параллельно контролируемой плоскости на расстоянии 10 см от неё. Записать показания люксметра в таблицу 5. Если освещённость слишком велика (мала) изменить положение переключателя сопротивлений. Провести несколько (от 3 до 10) измерений на одном и том же расстоянии R от источника света до исследуемой поверхности. Данные занести в таблицу 5.

Таблица 5

Данные по освещённости поверхности

для разных расстояний до источника света

№	Освещенность Е, лк
	R  см	R  см	R  см	R  см	R  см
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 E , лк

Аналогичные измерения провести для пяти различных расстояний, записывая результаты в таблицу 5.

Рассчитать средние значения освещённости поверхности  E  для разных расстояний R; данные внести в таблицу 5.

По данным таблицы 5 заполнить таблицу 6.

По результатам измерений построить график зависимости средней освещённости поверхности  E  от расстояния до неё от источника R (график построить в координатах: ось абсцисс – lg(R), ось ординат – lg E .

Согласно формуле (1), Е  АR^n (здесь n  2, А – константа), следовательно, lgE  lgA  nlgR. Это означает, что величину коэффициента n можно экспериментально найти, вычислив тангенс угла наклона графика зависимости lg E   f(lgR) к оси lgR:

n  .

По построенному графику убедитесь, что зависимость (1) справедлива.

Таблица 6

Зависимость освещённости поверхности

от расстояния от источника до поверхности

R, см	 E , лк	lgR	lg E 