2. Объективные методы.

При измерении силы света на фотометрической скамье методами физической (объективной) фотометрии обычно используют селеновые фотоэлементы, снабженные корригирующими светофильтрами, которые исправляют спектральную чувствительность приемника под стандартную функцию относительной спектральной световой эффективности V (  ).

Первый метод. По этому методу поочередно сравниваются освещенности фотоэлемента от образцового и измеряемого источника света. Расчетная формула для силы определения силы света фотоэлектрическими методами имеет вид:

l_x² i _Фх

J_х  J₀ ^; (9)

l₀² i _Фо

где i_Фо и i_Фх - значения фототоков фотоэлемента при его освещении образцовой и исследуемой лампами.

При этом световая характеристика фотоэлемента обязательно должна быть линейной. Для селеновых фотоэлементов зависимость фототока i_Ф = f (E) практически линейна в случае если E < 1000лк, когда внутреннее сопротивление фотоэлемента R_в много больше сопротивления внешней электрической цепи R_н, которое обычно не превышает 500 Ом. При выполнении условия линейности зависимости i_Ф = f (E) образцовую и исследуемую лампы можно фотометрировать на одном и том же расстоянии, не меняя положения кареток на скамье при поочередной смене ламп. Тогда выражение (9) примет вид

i_Фx

J_x = J₀ ; (10)

i_Ф0

Рис.3. Схема измерения силы света по

объективному методу сравнения.

Второй метод. Зависимость фототока селенового фотоэлемента от освещенности i = f (E) может отличаться от линейной. Простейшим приемом устранения влияния нелинейности световой характеристики фотоприемника на результаты измерений является использование системы "фотоэлемент-микроамперметр" в режиме индикации одинаковых освещенностей, создаваемых образцовым и исследуемым источниками света (метод "равных фототоков"). При измерении силы света таким методом фотоэлемент поочередно освещают этими источниками и подбирают такие расстояния l₀ и l_x, при которых показания микроамперметра i_Ф0 и i_Фx будут одинаковы. Сила света исследуемой лампы в этом случае определяется по уже известной формуле:

l_x²

J_x = J₀  ; (11)

l₀²

Третий метод. Более точных результатов измерения силы света можно добиться при использовании потенциометрической (компенсационной) схемы включения фотоэлемента (рис.4).

Фототок, возникающий при освещении фотоэлемента, компенсируется с помощью потенциометра R₀ ,включенного в цепь вспомогательного электрического элемента "Е".

Рис. 4. Потенциометрическая схема включения

селенового фотоэлемента.

Для фиксации равенства фототока i_Ф и компенсирующего тока i_K служит нуль-индикатор (НИ). При проведении измерений сначала устанавливают образцовую лампу силы света на некотором расстоянии l₀ от фотоэлемента и с помощью потенциометра R₀ добиваются нулевого показания нуль-индикатора. Затем вместо образцового источника устанавливают исследуемый и, не изменяя состояния компенсирующий схемы, передвигают каретку с фотоэлементом вдоль скамьи до получения нулевого отсчета нуль-индикатора. Измерив полученное расстояние от исследуемой лампы до фотоэлемента l_х , определяют силу света исследуемой лампы по формуле (11).

Точность достижения равенства освещенностей Е_х и Е₀ и, следовательно, точность измерения силы света J_х будет теперь определяться чувствительностью нуль-индикатора и постоянством компенсирующего тока. Поэтому в качестве нуль-индикатора используют чувствительный гальванометр с ценой деления не более 1^10^ А/дел. Для контроля и поддержания постоянства компенсирующего тока в схеме предусмотрены миллиамперметр и реостат R₂.

Задачей данной работы является исследование лампы накаливания с целью создания рабочей лампы, которая может служить в качестве контрольной при измерениях силы света. Для получения более достоверного значения силы света этой лампы ее измерения проводятся различными методами зрительной и физической фотометрии. При этом для уменьшения величины случайной погрешности эти измерения в каждом случае производятся многократно, а их результаты обрабатываются статистическими методами.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

Установка состоит из фотометрической скамьи с тремя передвижными каретками для установки фотометрической головки, держателей источников света, фотоэлемента. Каретки снабжены указателями с подсветкой для отсчета положения по шкале скамьи. Лампы подсветки подключены к понижающему трансформатору. Несущая выдвижная трубка каретки с установленным на ней прибором может плавно перемещаться в вертикальном направлении путем вращения рукоятки находящейся под плитой каретки. Конструкция держателя источника света предусматривает поворот лампы с патроном вокруг ее оси, горизонтальное перемещение поперек оси скамьи и наклон лампы в двух плоскостях для установки тела накала в вертикальное положение. Для уменьшения рассеянного света и предупреждение ослеплённости наблюдателей прямым светом источников на скамье устанавливаются экраны. В качестве образцовой лампы силы света в работе применяется светоизмерительная лампа типа СИС, аттестованная по силе света совместно с экраном, устраняющим блики от стекла колбы. Питание ламп осуществляется от регулируемых стабилизированных источников питания, напряжение контролируется вольтметрами класса точности не ниже 0,5.

Селеновый фотоэлемент с исправляющим светофильтром установлен в тубусе, устраняющем постороннюю засветку. Фотоэлемент может подключаться как непосредственно к микроамперметру, так и к компенсационной схеме (рис.3,4).

З А Д А Н И Е

1. Измерить силу света лампы накаливания двумя субъективными методами. Напряжение на исследуемой лампе и число отсчетов при измерении задаются преподавателем.

2. Измерить силу света лампы накаливания двумя фотоэлектрическими методами (по указанию преподавателя). Число отсчетов при измерении-то же, что в п.1.

3. Рассчитать и сравнить погрешность измерения силы света разными методами.

4. Cделать выводы .