8

Министерство сельского хозяйства рф

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра физики

Лаборатория оптики и физики атома №2 (012)

РАБОТА № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕТОВОЙ ОТДАЧИ

ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ

Переработано: ассистент Воронцова Е.Н.

профессор Ульянов А.И.

Ижевск, 2011

РАБОТА № 5

Определение световой отдачи лампы накаливания

Цель работы: измерение световой отдачи лампы накаливания при различных значениях силы тока.

Приборы и принадлежности: 1) оптическая скамья с тремя стойками, 2) фотометр, 3) амперметр, 4) вольтметр, 5) эталонная лампа, 6) исследуемая лампа, 7) регулятор напряжения.

Свет представляет собой электромагнитные волны, которые, распространяясь в пространстве, несут определённую энергию. Следовательно, энергия света - это есть энергия электромагнитных волн. Различают энергетические и световые характеристики электромагнитного излучения. Энергетические величины характеризуют энергетические параметры излучения, учитывая излучение во всём возможном (инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом) диапазоне длин волн, то есть являются объективными характеристиками излучения. Световые величины характеризуют физиологическое действие светового излучения на человеческий глаз, который наиболее чувствителен к жёлто-зелёному цвету видимого диапазона и совершенно не чувствует инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Ниже мы будем рассматривать световые характеристики излучения, оцениваемые непосредственно нашим глазом.

Световой поток Ф равен отношению световой энергии ∆W излучения, оцениваемой по зрительному ощущению, ко времени ∆t, за которое излучение произошло:

Ф = ∆W/∆t.

За единицу светового потока принимается люмен (лм). Таким образом, световой поток характеризует мощность светового излучения, оцениваемого непосредственно нашим глазом. Световой поток создаётся источником света и действует на окружающие предметы.

Для пространственных задач распространения света существенно понятие телесного угла. Телесным углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхностью внутри сферы.

Телесный угол определяется отношением площади ∆S, вырезаемой конической поверхностью на поверхности сферы (с центром О в вершине телесного угла), к квадрату радиуса R сферы (рис. 1):

Единицей телесного угла является стерадиан (ср). 1 ср – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы. Очевидно, что телесный угол, охватывающий всё пространство вокруг источника света, равен 4 стерадиан:

Понятие силы света вводится с помощью представления о точечном источнике света. Источник света называется точечным, если его размер мал по сравнению с расстоянием до места наблюдения и он испускает свет равномерно по всем направлениям.

Силой света I источника называется отношение светового потока ∆Ф, создаваемого точечным источником света, к телесному углу ∆Ω, в котором этот поток распространяется:

В системе СИ единицей силы света принята кандела (кд). 1 кд – сила света, испускаемая при определённых условиях эталонным источником света специальной конструкции.

Источник света часто освещает поверхности предметов неравномерно. Так лампа, висящая над столом, лучше всего освещает центр стола. Края стола освещаются значительно хуже. Поэтому в фотометрии вводят такое понятие, как освещённость предметов. Освещённостью Е называют отношение светового потока ∆Ф, падающий на некоторый участок поверхности, к площади ∆Sэтого участка:.

Единица освещённости в системе СИ называется люксом (лк). Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м²при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм.

Наиболее широко распространённым источником света является лампы накаливания. Основной физической величиной, характеризующей экономичность лампы накаливания, является световая отдача. Световой отдачей лампы накаливания называется отношение светового потока Ф, создаваемого лампой, к потребляемой ей от сети мощности N:

(2)

Если световой поток измеряется в люменах, а мощность в ваттах, то световая отдача лампы имеет размерность – лм / Вт.

Мощность тока, потребляемого лампочкой, вычисляется по формуле:

(3)

где i – сила тока лампы, U – напряжение на её клеммах. Если сила тока будет выражена в амперах, а напряжение в вольтах, то мощность выразится в ваттах.

Таким образом, для определения световой отдачи лампы накаливания необходимо измерить силу её света и отсчитать по измерительным приборам потребляемые лампой значения силы тока и напряжения.

Световая отдача лампы накаливания зависит от режима ее работы, устанавливаемого в соответствии с конструкцией лампы и условиями ее эксплуатации. Например, световая отдача угольных ламп была меньше 3 лм / Вт, тогда как световая отдача современных ламп накаливания составляет 10 – 30 лм / Вт, люминесцентных ламп – (40 – 60) лм / Вт.

Целью настоящей работы является измерение световой отдачи лампы при различном её накаливании (т.е. при различных значениях силы тока в лампе).