Контрольные вопросы

1. В чём состоит явление интерференции света?

2. Какие источники носят название когерентных?

3. Что собой представляет интерференционная картина?

4. Как возникают кольца Ньютона?

5. В какой точке рисунка 1 интерферируют лучи?

6. В какой точке и вследствие каких причин происходит потеря полувол- ны?

7. Какова разность хода интерферирующих в т. Р лучей?

8. Чем объясняется, что при освещении белым светом каждое кольцо представляет собой спектр?

Литература

1. Савельев И.В.Курс общей физики.-Т.2.-СПб.:Лань,2005.-С.347-380.

2. Грабовский Р.И. Курс физики. -СПб.:Лань,2002.- С.457-470.

3. Трофимова Т.Н. Курс физики.-М.:ВГО,1999.-С.316-331.

4. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. - М.: ВШ, 2001.-С.330-345.

Лабораторная работа № 43 проверка законов освещённости с помощью фотоэлемента

Цель работы: знакомство с элементами фотометрии.

Приборы и принадлежности: фотоэлемент, оптическая скамья, гальванометр, электрическая лампочка, реостат, источник тока.

Теоретические сведения

Фотометрия - раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников. В фотометрии используются следующие величины:

1) энергетические – характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приёмники излучения;

2) световые – характеризуют физиологические действия света и оцениваются по воздействию на приемники излучения, например, на глаз (исходят из так называемой средней чувствительности глаза) или другие приёмники излучения.

1. Энергетические величины. Поток излучения - величина, равная отношению энергии излучения ко времени , за которое излучение произошло: . Единица потока излучения - ватт (Вт).

Энергетическая светимость (излучательность) - величина, равная отношению потока излучения , испускаемого поверхностью, к площади сечения, сквозь которое этот поток проходит: . Таким образом, представляет собой поверхностную плотность потока излучения. Единица энергетической светимости - ватт на квадратный метр (Вт/м²).

Энергетическая сила света (сила излучения) определяется с помощью понятия о точечном источнике света - источнике, размерами которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения можно пренебречь. Энергетическая сила света - величина, равная отношению потока излучения источника к телесному углу , в пределах которого это излучение распространяется: .

Телесный угол характеризует область пространства, ограниченную конической поверхностью. Для измерения телесного угла следует найти отношение площади поверхности шарового сегмента к квадрату радиуса сферы с центром в вершине конуса: . Единица измерения телесного угла - стерадиан (ср). 1 ср равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной равной радиусу сферы. Зная площадь поверхности сферы, можно определить полный телесный угол вокруг точки: ср.

Единица энергетической силы света - ватт на стерадиан (Вт/ср). Вводятся ещё понятия энергетической яркости (лучистости): (Вт/(ср·м)) и энергетической освещённости (облученности) (Вт/м²), характеризующей величину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности.

2. Световые величины. Каждый приёмник излучения (например, глаз, фотоэлементы, фотоумножители) характеризуется своей кривой чувствительности к свету различных длин волн. Поэтому субъективная оценка световых измерений отличается от объективной, энергетической, и для нее вводятся световые единицы, используемые только для видимого света. Основной световой единицей в СИ является единица света - кандела (кд).

Световой поток определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению. Единица светового потока - люмен (лм) - световой поток, испускаемый точечным источником света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср (при равномерности поля излучения внутри телесного угла). (1 лм = 1 кд · ср).

Освещённость Е – величина, равная отношению светового потока , падающего на поверхность, к площади этой поверхности: .

Единица освещенности - люкс (лк): 1 лк = 1 лм/м². 1 лк - освещенность поверхности, на 1 м² которой падает световой поток в 1 лм.

Обобщённый закон освещённости: освещённость поверхности, создаваемая точечным источником, прямо пропорциональна силе света источника, косинусу угла падения лучей и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности: .

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И Метода ИЗМЕРЕНИЯ

Работа проводится на установке, схема которой изображена на рис.1.

Основная деталь установки - фотоэлемент 1, сила тока вырабатываемого которым, регистрируется гальванометром Г и в широких пределах пропорциональна освещенности. Поворотом фотоэлемента около вертикальной оси можно менять угол падения луча.

О бщая схема работы следующая: при падении света от лампы 2 на фотоэлемент в цепи последнего возникает фототок, величина которого измеряется в микроамперах. Установив осветитель на заданное

расстояние от фотоэлемента, находят величину освещённости по показаниям гальванометра: , где - число делений шкалы гальванометра, k- коэффициент пропорциональности. Получаем .

Установив осветитель на расстояние , получим . Поделив первое соотношение на второе, получим следующую зависимость: .

Далее, оставляя постоянным расстояние между осветителем и фотоэле­ментом, вычисляем освещённость в зависимости от угла падения:

; ; .