2. Определение зависимости освещенности поверхности от расстояния до источника света.

Суть эксперимента состоит в освоении методики замера освещенности при помощи люксметра и анализе точности его показаний на основе закона обратных квадратов.

Теоретические основы эксперимента

Закон обратных квадратов.

Доказали, что освещенность при изменении расстояния от точечного источника света в 2 раза, меняется в 4 раза.

Например: при увеличении расстояния в два раза освещенность уменьшается в четыре раза,

Это объясняется 4-кратным увеличением площади поверхности, на которую падает свет в 1 кд, если расстояние увеличивается в 2 раза. Это правило распространяется только для точечных источников света.

За точечный источник света приняли источники, у которых диаметр площади излучения превышает расстояние до освещаемого объекта в 7 раз и более. Идеально точечного источника света не существует, поэтому погрешности неизбежны.

Ход работы:

1) На эталонный источник света подавалось напряжение Uэт: 184 в.

2) По табличным расстояниям распологался светоприемник люкстера и измерились значение освещенности. (E.изм)

3) По формуле вычислялись значение и записали в такую же таблицу.

Е_выч= I_эт/L²

Последовательно мы построили графики зависимости Е_выч= f(L) и E_изм= f(L)

4) Далее мы стали вычислять погрешности измерений и перевести значения освещенности из люкс в фут-канделы по формуле

Е (фт-кд)= Е(лк)/ 10.76

Таблица 1-2

Эталонный источник : тип лампы – КГМ 220V / 650W, U_эт= 188 В, I_эт = 1000 кд.

L, м	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4
L2,м2	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81	1,0	1,44	1,96	2,56	3,24	4,00	4,84	5,76
Евыч= Iэт/L2, лк	11111	6250	4000	2778	2040	1562	1234	1000	694	510	390	309	250	207	174
Eизм, лк	14640	7138	4382	2939	2110	1604	1238	990	678	495	383	299	242	201	169
Абсолютная погрешность Δабс , лк	3529	888	382	162	70	42	4	-10	-16	-15	-7	-10	-8	-6	-5
Относительная погрешность Δотн , %	31,7%	14%	9,5%	5,8%	3,4%	2,6%	0,3%	0	-2,3%	-2,9%	-1,7%	-3,2%	-3,2%	-2,8%	-2,8%
Eизм(фут-кд)= Eизм(лк)/10,76	1344	682	418	280	201	153	118	94	64	47	36	28	23	19	16

Δабс= Еизм–Евыч , лк; .

Δабс Δотн = -------------— 100 % Евыч

Вывод:

Эксперимент показал, что закон обратных квадратов действует. Это очень хорошо видно почти во всех измерениях, где погрешность получилось - 7, это допустимая инструментальная погрешность прибора «Minolta», только при маленьких расстоянии (0,3 / 0,4 / 0,5) получается не допустимая погрешность (31,7% / 14% / 9,5%)

Можно сделать вывод, что допущена методическая и инструментальная погрешности. По таблице и графику видно, что в разделе с 0,3 по 1 метр относительная погрешность примерно равномерно уменьшалась. Причин её возникновения ошибки в измерении может быть много, но самая важная из них – на люксметр попадал свет, отраженный от кожуха лампы накаливания. Даже допустив такую ошибку можно сказать, что полученные данные достаточно точны.