Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарёва»

Факультет светотехнический

Кафедра светотехники

Отчет по лабораторной работе № 6

По курсу «Оптические измерения»

Изучение работы спектрофотометра

Автор отчета Орлов Е.В.

Обозначение работы ЛР – 02069964 –27.03.01. – 6 – 14

Преподаватель Амелькина С.А.

Саранск

2014

1. Цель и задачи работы

Познакомиться с принципом работы и возможностями спектрофотометра (спектроколориметра ТКА-ВД/02) и получить спектральное распределение заданных излучений.

Задания: 1. Изучить структурную схему и основные составные части спектроколориметров.

2. Ознакомиться с устройством прибора ТКА-ВД/02 и его техническими характеристиками

3. Провести измерения относительного спектрального распределения Ф_eλ(λ) источников оптического излучения и найти колориметрические характеристики: координаты цветности х, у, u, v, координаты цвета Х,У,Z, коррелированную цветовую температуру Т_ц и освещенность приемника.

4. Дать характеристику полученных спектров излучения.

5. Основываясь на полученных результатах дать характеристику цветопередаче исследуемых источников света.

6. Получить диаграммы цветностей (в двух колориметрических системах) и относительное спектральное распределение с помощью программы.

7. Определить по диаграмме цветности в системе ХУZ длину волны (λ) и чистоту р (используя стандартный равноэнергетический источник белого цвета Е).

2 Программа и методика эксперимента

Спектральными называются оптические приборы, в которых осуществляется разложение электромагнитного излучения оптического диапазона на монохроматические составляющие. Такие приборы используются для качественного и количественного исследования

спектрального состава света, излучаемого, поглощаемого, отражаемого или

рассеиваемого веществом.

Эти исследования позволяют судить о свойствах вещества, его химическом составе и характере физических процессов, связанных с излучением или взаимодействием света с веществом. Спектральные приборы применяются также для получения излучения заданного спектрального состава.

В зависимости от диспергирующего элемента спектральные приборы подразделяются на: призменные, дифракционные и интерференционные.

Монохроматоры предназначены для выделения излучения в пределах заданного спектрального интервала. Оптическая система монохроматора включает в себя входную щель, коллиматорный объектив, дифракционную решетку, фокусирующий объектив и выходную щель, которая выделяет излучение, принадлежащее узкому интервалу длин волн. В монохроматорах всегда имеется возможность сканирования спектра путем поворота дифракционной решетки вручную либо с помощью специального механизма.

Спектрографы предназначены для одновременной регистрации относительно широкой области спектра. В отличие от монохроматоров, в фокальной плоскости фокусирующего объектива вместо выходной щели устанавливается многоэлементный приемник (фотодиодная линейка, ПЗС линейка, ПЗС матрица и др.), позволяющий регистрировать оптическое излучение в пределах определенного поля. Спектрографы используются преимущественно в ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра. Основными характеристиками спектральных приборов, определяющими их свойства и возможности, являются:

• рабочий спектральный диапазон,

• светосила и относительное отверстие,

• дисперсия и разрешающая способность,

• уровень рассеянного света,

• компенсация астигматизма

Фотоприемное устройство прибора спектрального типа (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Фотоприемное устройство спектрального типа.

ТКА-ВД. Спектроколориметр

Рисунок 2 – Внешний вид ТКА-ВД

Назначение

Предназначен для измерения относительного спектрального распределения Ф_eλ(λ) источников оптического излучения и нахождения колометриических характеристик: координат цветности х, у, u, v, координат цвета Х,У, Z, коррелированной цветовой температуры Т_ц.

В зависимости от модификации прибор отображает яркость (ТКА-ВД/01) или освещенность (ТКА-ВД/02) измеренного источника оптического излучения. Оптическая схема прибора представляет собой полихроматор на основе дифракционной решетки с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой.

1-дифракционная решетка; 2-входная цель; 3-фотодиодная линейка.

Рисунок 3 – Оптическая схема спектроколориметра «ТКА-ВД»

Цветовая система L λ р. Цвет излучения может характеризоваться цветовым тоном λ, чистотой цвета р и яркостью L. Цветовой тон и чистота цвета - качественные характеристики цвета, определяющие цветность излучения. Цветовой тон характеризуется длиной волны монохроматического излучения, которое в смеси со стандартным белым излучением дает излучение с заданной цветностью. Он определяется точкой пересечения локуса диаграммы цветности и прямой, проходящей через точку стандартного белого источника и точку с известными координатами цветности. Чистота цвета р определяется отношением яркости монохроматического излучения L_λ к яркости смеси (монохроматического с белым), создающей заданную цветность:

p = где - яркости монохроматического и белого излучений.

Чистота цвета обычно определяется по координатам цветности:

p = , (2)