Постановка опыта и описание прибора

Определение силы света лампы осуществляется обычно путем сравнения освещённостей, создаваемых этой лампой и некоторым другим источником, принимаемым в условиях задачи за эталонный источник света.

Известно, что создаваемая точечным источником освещенность поверхности, расположенной перпендикулярно лучам пропорциональна силе света источника I и обратно пропорциональна квадрату расстояния r от источника до освещаемой поверхности:

(4)

Пусть мы имеем два источника, освещающие одну и ту же поверхность, расположенную перпендикулярно лучам света. Пусть один источник будет исследуемый, а второй – эталонным. Освещённости, создаваемые этими источниками на данной поверхности, соответственно будут:

(5)

где I и I_э – сила света исследуемого и эталонного источников, r и r_э – расстояние от этих источников до освещаемой поверхности. Располагая источники на различных расстояниях от поверхности, можно добиться, чтобы освещённости этой поверхности были одинаковыми, т.е. Е = Е_э. Тогда, приравнивая правые части уравнения (5) и разрешая полученное уравнение относительно I, получим: (6)

Соотношение (6) даёт возможность вычислить силу света исследуемого источника путём измерения расстояний r и r_э, если оба источника создают одинаковую освещённость некоторой поверхности. Сила света эталонного источника I_э при этом должна быть известна.

Одинаковая освещённость поверхности от различных источников света может быть определена с помощью приборов, называемых фотометрами.

В данной работе используется фотометр Жолли (рис. 2), устроенный следующим образом. Две прямоугольные парафиновые призмы сложены вместе, но разделены светонепроницаемой перегородкой. Призмы вложены в оправу (1), открытую с двух сторон, которая слева освещается эталонной, а справа - исследуемой лампой. Свет от ламп, рассеиваемый в парафиновых призмах, наблюдается на матовом стеклянном полупрозрачном экране (2), разделённом на две равные части перегородкой между призмами.

2

1

Свет от эталонной лампы

Свет от исследуемой лампы

Раструб (3) жёстко соединён с оправой призм и служит защитой от попадания постороннего света на матовый экран фотометра.

Рис.2

3

Рассматривая в раструбе фотометра экран, обычно видят, что он разделён на две части, одна из которых освещена сильнее другой. Это значит, что грани призм освещены неодинаково, т.е. свет от источников I и I_э попадая на призмы и рассеиваясь в слое парафина, создаёт неодинаковую освещённость частей экрана. Уравнивание освещённостей правой и левой половинок экрана достигается изменением расстояния от ламп от фотометра.

2

9

8

7

3

1

6

4

Рис. 4

Принципиальная схема фотометрической установки приведена на рис. 3. Фотометр 1, эталонная 2 и исследуемая 3 лампы в защитных кожухах размещены на стойках и могут перемещаться по рельсу 4. На рельсе закреплена линейка 5, а на фотометре и лампах - указатели, с помощью которых можно измерять расстояние ламп от фотометра. Фотография фотометрической установки приведена на рис. 4. Эталонная лампа 2 включается непосредственно в сеть 220 В. Напряжение на исследуемую лампу 3 подаётся через регулятор напряжения (автотрансформатор) 6, который позволяет плавно изменять напряжение на этой лампе. Напряжение и сила тока на исследуемой лампе измеряется вольтметром 7 и амперметром 8. Все измерительные приборы установки смонтированы на щите 9, укреплённом в вертикальном положении на стене.