книги из ГПНТБ / Тиходеев П.М. Световые измерения в светотехнике (фотометрия)

яркость стекла О. Затем на подставку помещается испытуемая пла­ стинка Я. Она поворачивается таким образом к стеклу О, чтобы получить нужное направление падения света. Затем колено поворот­ ной подставки, несущее плечо с лампой и держатель для пластинки, поворачивается вокруг вертикальной оси так, чтобы наблюдатель сквозьсветомерную головку видел на пластинке Я зеркальное отра­ жение стекла (рис. 151. 4,6). Яркость зеркального изображения вновь измеряется. Коэффициент правильного отражения вычисляется по выражению (34. 2).

Исследование, например, матовых и молочных стекол может производиться так (рис. 151. 5). Испытуемый предмет помещается в точке пересечения всех осей вращения поворотной подставки. Позади нее ставится лампа и, если по условиям измерения надобно (например, при исследовании матовых стекол), молочное стекло. Теперь остается только измерить яркость пластинки в одном или в нескольких направле­

Чтобы определить абсолютное значение коэффициента

W — призма Волластона. С двух противоположных сторон

к ней приклеены две сдвоенные призмы, предназначенные для напра­ вления через прибор двух немного расходящихся пучков света и для создания (с помощью линзы в зрительной трубе) двух смежных полей сравнения; N — николь. Он укреплен в конце зрительной трубы и вместе с нею может поворачиваться вокруг оси трубки. К послед­ ней прикреплен круг с делениями для отсчета углов поворота николя. На рис. 151. 8 изображена насадка к фотометру. С одной стороны она содержит электрическую лампочку сравнения, освещающую молочное стекло, которое является одним из полей сравнения. С другой стороны, для второго входящего в прибор пучка света,

из линз и призм, прежде чем вступить в поляризационный фотометр. Здесь же помещен небольшой ящичек, в который в нужных случаях вставляются наружные поглотители. Испытательная пластинка может убираться, и тогда прибор может быть приспособлен для измерения яркости.

В частности, можно приспособить оптическую систему для изме­ рений удаленных предметов или удаленных источников. Их можно

411

описанного, падает на сурьмяно-цезиевый фотоэлемент. Оба послед­ них соединены по дифференциальной схеме, уравновешиваемой изменением площади измерительных отверстий для получения нуле­ вого положения электроизмерительного прибора. Погрешности изме­ рений при сопоставлении обоих способов применения прибора иногда близки, а в некоторых случаях (при окрашенных образцах) заметно расходятся. По-видимому, преимущества зрительных или физических измерений на данном фотометре обусловливаются также и местными причинами.

У н и в е р с а л ь н ы й ф о т о м е т р ФТ-2 (ВНИСИ; В. С. Хазанов и С. Г. Юров) предна­ значен для измерений коэффициента яркости (для отражения и пропускания). Свет падает на испы­ туемый образец перпендикулярно; отраженный свет измеряется под 45°. Применено 4 фотоэле-

Прибор годится для определения белизны бумаг, тканей ит. д. Неточ­ ность измерений (порог чувствительности)—порядка 0,2%. Заслу­ живает внимания способ электрических измерений (несколько парал­ лельно работающих фотоэлементов, уравновешивание магазином сопротивлений), который с успехом может быть применен в других случаях, например, при измерении светового потока несколькими фотоэлементами вместо светомерного шара.

Э л е к т р о л и т и ч е с к и й с ч е т ч и к д л я с в е т о в о й

щий приемник лучистой энергии (например, селеновый фотоэлемент, мощный термостолбик, пиранометр) без поглотителя или с поглоти-

414

внекоторой области спектра, соединяется электрическими-проводами

сэлектролитическим счетчиком (рис. 151. 13). Стеклянный сосуд, запаянный при пониженном давлении, наполнен раствором 22,5 а двуиодистой ртути (HgJ 2) и 75.г йодистого кали (KJ) на 100 мл воды. Анодом служит металлическая ртуть (Л), а катодом — молибден (Б)

ввиде проволоки. Расстояние между ртутыо и молибденом и толщина последнего подбираются сообразно желаемому сопротивлению, плотности тока и пр. В выпущенных приборах сопротивление составляло около 30 ом, причем прибор рассчитан на токи до 1,5 ма. Ртуть выделяется на катоде и в виде очень мелких шариков падает

втонкую стеклянную трубочку, идущую вниз из дна сосуда. Высота: столбика накопившейся ртути служит мерой протекшего количества: электричества и соответ­ ственно мерой световой (или лучистой) энергии (или количества освеще­ ния). Путем переопрокидывания прибора и неболь­

шого встряхивания ртуть может быть удалена из

трубки на ртуть анода. Прибор первоначально предназначался для дневного освещения и применялся с селеновыми фотоэлементами, снабженными добавочными поглотителями, но затем получил и дру­ гие применения. Счетчик (но не приемник) следует предохранять от нагрева (например, помещать в тени от солнца). Неточность изме­ рений— около 5—10%.

Ток от фотоэлемента можно усилить и затем направить в электро­ магнитный или электродинамический счетчик. Так (приблизительно) сделан «уфидозиметр УФ-2» для измерения дозы ультрафиолетового облучения. Этот прибор может быть переделан и для световой энергии.

С в е ч е ме р . Если в фокальной плоскости линзы А поместить щиток В с небольшим отверстием (рис. 151. 14), то сквозь него будут проходить только лучи света, составляющие с оптической осью угол, меньший чем е. Так, луч а, параллельный оси, свободно проходит сквозь отверстие. Луч Ь, составляющий угол е с осью, еще проходит, но луч с, составляющий больший угол, задерживается щитком. Если менять расстояние источника света до линзы, то в неко­ торых пределах (например, от 0,3 до 1,5 м) изменения сквозь щиток проходит практически один и тот же световой поток, пропорциональ­ ный силе света.

Такой способ иногда применяется для измерений на близких: расстояниях силы света небольших прожекторов и автомобильных фонарей (применялось на заводе «Электросвет»). Иногда вместолинзы применяют параболическое зеркало, которое ставится;’ наклонно к измеряемому пучку («короткобазный фотометр с несиммет­ ричной оптикой» Е. И. Берсенева). Наконец, предложен (А. А. Волькенштейн, Д. И. Андреев, В. И. Исаенко) «свечемер», который может

415

быть применен не только для измерений силы света ламп, но и свето­ вого потока внутри некоторого телесного угла, а также яркости. Его погрешность авторы оценивают в +0,5—2%, если пользоваться для измерений селеновым фотоэлементом (D), предварительно про­ пустив свет через рассеивающую линзу (С). В приборе угол е берется в 1—4°, наибольший размер источника света — около 10 см (диаметр

е переменным отверстием и с переменным отверстием, изменяемым на ходу.

Поглотители с постоянным отверстием имеют преимущество в отношении точности, так как вырезанное отверстие может быть легко и точно промерено (на особой круговой измерительной машине) и поэтому коэффициент пропускания их может быть известен с той степенью точности, что и вырез. Такие поглотители могут изгото­ вляться с довольно большой точностью, если их коэффициенты пропускания больше приблизительно 0,005 при четырех отверстиях l. круге. При меньших коэффициентах пропускания, даже если края вырезов образуются отдельной пластинкой, укрепляемой помощью особых установочных винтов, точность понижается. При вырезах, работающая часть которых имеет наименьший радиус около 7 см и наибольший 12 см, углы их могут быть измерены с неточнрстыо около +2". При четырех вырезах в 27' для коэффициента пропуска­

ния в 0,005 неточность в определении его составит 2- \ f 4 = 4" или около0,25%. Но надо иметь в виду, что при среднем радиусе выреза в 9 см 2 " отвечают около 1 мкм, следовательно, качество изготовления очень острых краев выреза должно быть весьма высоким. Хотя поглотители и могут быть точно изготовлены, однако есть обстоятель­ ства, увеличивающие неточность значения коэффициента пропуска­ ния. Ось, около которой вращается поглотитель, должна быть непо­ движной линией. Обыкновенно обеспечить это очень трудно. Самая же трудная задача заключается в том, чтобы создать неизменность угловой скорости на протяжении одного оборота. Обычные неболь­ шие электродвигатели, которые применяют для вращающихся поглотителей, „эдот® свойства не имеют. Еще не предложено хорошего устройства длй получения строго неизменной угловой скорости. Применяют такие средства. Отбирают небольшие (20—50 вт) элек­

можно больше. Питание — от аккумуляторной батареи. Поглотитель насаживается на вал электродвигателя; на другой конец валика насаживается небольшой маховичок для увеличения момента инер-

1 По-видимому, асинхронные трехфазные двигатели с особой обмоткой, стороны которой непараллельны оси вращения, могут иметь большее постоянство угловой скорости.

416

Поглотители покрываются черной матовой краской или чернятся химическим способом. Если они латунные или медные — то окси­ дируются. Необходимо обращать внимание на то, чтобы сторона вращающегося поглотителя, -обращенная к физическому приемнику, к испытательной пластинке, или к глазу наблюдателя вовсе не осве­ щалась. Края вращающихся поглотителей должны быть возможно более острыми. Угол среза их должен быть около 30°. Только в этом случае можно ожидать, что боковая сторона вращающихся погло­ тителей не будет отражать заметное количество света к испытатель­ ной пластинке или к глазу и т. д. Представляется необходимым также ставить перед вращающимся поглотителем щиток с окном, пропускаю­ щим пучок света лишь того сечения, которое необходимо для осве­ щения приемника или для наблюдающего глаза. В противном случае можно опасаться, что с боковой стороны вращающегося поглотителя все же попадает некоторое количество света на испытательную пла­ стинку. Особенно это может быть вредно для измерений, если отвер­ стие в поглотителе взято небольшим.

Для того чтобы убедиться, нет ли отраженного от краев отверстия света, поступают так. Берут источник света с небольшой светящейся площадью, например светоизмерительною лампу типа № 1 или № 2, перед которой помещают щит с окном. На расстоянии от лампы, обычно употребляемом для измерении (например, 0,4—1 м), ставят вращающиеся поглотители. Позади них на пути лучей помещают небольшой непрозрачный щиток, размеры и очертания которого соответствуют светящейся площади лампы. Наблюдатель помещает свой глаз в тени от щитка на расстоянии от него около 0,5—1 м и смот­ рит на поглотители. Последние приводятся в быстрое вращение. Если срезы отражают часть света в направлении глаза, то вся пло­ щадь кругом него или часть ее окажется дополнительно освещенной. Хорошо выполненные поглотители кажутся совсем темными. Если измерить освещенность в тени от щитка (Ех) и без тени (£), то можно приблизительно вычислить поправку (положительную) к коэффициен­ ту пропускания поглотителей (-\-EJE). Поправка зависит от взаим­ ного положения источника света, поглотителей, испытательной пластинки или глаза и ширины пучка света. Срезы могут изменять окраску света, если они не серые. Обычно предпочитают употреб­ лять вращающиеся поглотители, достаточно хорошо сделанные, чтобы не вводить поправок к их коэффициенту пропускания.

Плоскость круга поглотителей надо располагать перпендику­ лярно к пропускаемым лучам света. Если это условие не выполнено и если срезы отверстий недостаточно остры, то пропускаемая доля света может оказаться несколько меньше вычисленной (по отношению суммы угловых размеров отверстия к 360°, как обычно). Погрешность может быть особенно заметной при малых коэффициентах пропуска­ ния, а также и в тех случаях, когда оба круга поглотителей недоста­ точно плоски и не вполне прилегают друг к другу.

153.Измерители поглощения в жидкостях («колориметры»

Измерители мутности — «нефелометры». В химическом анализе, а также при определении качества некоторых веществ (или соответст­

420