2. Фотометричні прилади для вимірювань

Фотометричні прилади – призначені для дослідження та вимірювання енергетичних параметрів потоків випромінювання, як складного спектра, так і монохроматичного. Задачі, які розвязуються за їх допомогою зводяться до вимірювання енергії, яку приносить хвиля оптичного діапазона або до вимірювання фотометричних величин, повязаних з цією енергетичною характеристикою. Фотометричні прилади є одними із класів приладів вимірювання (поряд із спектральними приладами, інтерференційними приладами, поляризаційними та вимірювальними оптико-електроними приладами).

Одним із видів фотометричних приладів є візуальний люксметр (Рис.1), який є широко розповсюдженим фотометричним пристроєм, який застосовуютьдля вимірювання освітленості на робочих місцях.

Промені світла І від еталонної лампи порівняння 2, положення якої можна регулювати гвинтом 1, проходять кольоровий 3 або нейтральний 4 світлофільтри і попадають на прийомну пластинку 6, освітленість якої залежить від кута її нахилу. Відбитий від пластинки 6 світловий пучок дзеркалом 7 направляється на плстинку 8, що полідляє та направляє його окуляр 11. В результаті такого хода променів створюється одне поле порівняння І^І, яскравість якого залежить від освітленості пластинки 6.

Рис. 1 Принципова схема візуального люксметра

Друге поле порівняння ІІ^І утворює прийомна пластинка 10, яка освітлюється або безпосередньо досліджуваним джерелом світла, або через нейтральний світловий фільтр 9. Світловий пучок ІІ, відбившись від пластинки 10, направляється на пластинку поділу 8.

Порівняння полів здійснюється поворотом пластинки 6 за допомогою рукоятки через косинусний кулачок. З рукояткою 6 звязан відліковий індекс, за допомогою якого по шкалі 5 відліковують величину освітленості в люксах.

Іншим фотометричним приладом є лінійний фотометр (рис. 2), він відноситься до найбільш простих фотометричних пристроїв.

І _е І

І І І

l_е l

Рис. 2 Лінійний фотометр

а – схема скамї; б – схема фотометричної головки

Його застосовують для візуального порівняння сили світла двух джерел. Еталонне джерело 1 з силою світла І_е та джерело 3, що випробовується, з силою свтла І встановлюють на скамї по обидві сторони фотометричної головки 2.

Фотометричної рівноваги полів порівняння домагаються переміщенням головки 2 або одного із джерел. Відстань lе та l (Рис.2 а) ламп 1 і 3 до прийомної пластинки фотометричної головки вимірюють по лінійній шкалі. Відношення сил світла джерел випромінювання рівне відношенню квадратів виміряних відстаней:

І / І_е = l² / l²_е

Принципова оптична схема фотометричної головки приведена на Рис. 2 б. Промені світла І та І І від еталонного джерела світла 1 та джерела3, що випробовується, освітлюють двусторонню прийомну білу матову пластинку 2. Відбиті від поверхні пластинки 2 промені направляються призмами 4 і 5 через фотометричний куб Люммера 6 в окулярну трубу головки 7, де утворюють суміжні поля порівняння І^І та І І^І . Переміщуючи одине із джерел або головку, домагаються однакової освітленості полів порівняння. Для схеми, приведеної на Рис. 2 б, при рівних освітленостях на сторонах прийомної пластини будемо мати:

Е_є = Е,

Де Е_є – освітленість, яка створюється еталонним джерелом випромінювання – образцовою лампою 1; Е – освітленість, яка створюється джерелом, що випробовується – лампою 3.

Так як Е_є = І_е / l²_е та Е = І / l²

то l_е / l²_е = l / l²

звідси сила світла лампи 3, що досліджується

І= І_е ( l² / l²_е)

При зміні сили світла, освітленості, світлового потоку в якості еталонного джерела випромінювання застосовують лампи накалювання особливої конструкції, які мають стійкі світлові та електричні характеристики.