В фотометрії вивчається не весь оптичний діапазон електромагнітного випромінювання, а тільки та частина, яка сприймається оком людини як світло.
Різні джерела світла випромінюють в оточуюче середовище різну кількість світлової енергії. Для характеристики джерела світла використовують фізичну величину, яку називають світловий потік. Світловий потік Ф - це енергія, що переноситься світлом в одиницю часу, крізь будь яку поверхню.
Другою важливою величиною у фотометрії є освітленістьЕ, яка характеризує розподілення світлового потоку у різних місцях освітлюваємої поверхні. Якщо світловий потік 
утворюється пучком променів, перпендикулярних до деякої малої площадки 
, рівномірно розподіляється по цій площадці, то освітленість цієї площадки
. (2)
Тобто освітленість Е визначає кількість енергії, що падає на одиницю поверхні в одиницю часу.
Якщо площадка 
розташована не перпендикулярно променям, що утворюють потік (рис. 6.4), то її освітленість залежить від кута падіння 
. (3)
 |
Рис. 6.4. Падіння світлових променів на площину, розташовану під кутом до напрямку падіння
 |
На рис. 6.5 показано точкове джерело світла, яке випромінює в усіх напрямках рівномірно.
Рис. 6.5. Точкове джерело світла, яке випромінює в усіх напрямках рівномірно
Нехай світловий потік 
поширюється в середині вузького конуса з малим тілесним кутом 
. Величина тілесного кута визначається відношенням площини поверхні, що вирізається зі сфери,центр якої співпадає з джерелом світла, до квадрата радіуса цієї сфери
. (4)
Одиницею тілесного кута є стерадіан – тілесний кут, якому на кулі одиничного радіуса відповідає поверхня одиничної площі.
Силою світла 
по напрямку осі конуса називають відношення світлового потоку , який поширюється в середині конуса до величини тілесного кута при його вершині
. (5)
На основі приведених формул можна отримати закон освітленості відточкового джерела.
, (6)
де 
- кут, під яким падають промені на поверхню.
Основною одиницею сили світла є кандела (лат. – свіча): 1 кд – сила світла еталонного джерела.
Світловий потік вимірюється в люменах: 1 лм – світловий потік, який створюється джерелом силою світла в 1 кд у межах тілесного кута 1 стерадіан.
За одиницю освітленості приймається люкс: 1 лк – освітленість, яка створюється потоком в 1 лм, рівномірно розподіленим на площі 1 м 2 .
Освітленість робочого місця повинна лежати в межах 20-200 лк.
Завдання роботи
1. Дослідити залежність освітленості поверхні фотоелемента від віддалі між фотоелементом і джерелом світла. Побудувати графіки цієї залежності 
.
2. Дослідити залежність величини фотоструму вентильного фотоелемента від освітленості його поверхні. Побудувати графік цієї залежності 
.
3. Визначити середнє значення фоточутливості вентильного фотоелемента.
Виконання роботи
Прилади і матеріали: люксметр Ю-16; вентильний фотоелемент; джерело світла (освітлювач); міліамперметр Щ-4313; масштабна лінійка.
Дослідження залежності освітленості поверхні фотоелемента від віддалі між фотоелементом і джерелом світла й залежності величини фотоструму вентильного фотоелемента від освітленості його поверхні.
 |
Рис. 6.6. Лабораторна установка. Зовнішній вигляд
1 – фотоелемент; 2‑ джерело світла; 3‑ люксметр; 4 – амперметр;
5 – перемикач; 6 – захисний екран
1.1. Перевірити правильність схеми лабораторної установки згідно рис. 6.6.
1.2. Перемикач діапазонів люксметра 3 поставити в положення “500”.
1.3. Міліамперметр 4 підготувати для вимірювання постійного струму до 2 мА.
1.4. Виміряти лінійкою розміри робочої поверхні фотоелемента 1, знайти її площу і записати значення площі фотоелемента до таблиці.
1.5. Підключити освітлювач 2 і міліамперметр до мережі. Увімкнути лампочку освітлювача і натиснути червону кнопку “Вкл.” міліамперметра.
1.6. Фотоелемент 1 розмістити на рівні лампочки освітлювача.
1.7. За допомогою перемикача 5 (рис. 6.6) підключити фотоелемент до люксметра.
1.8. Наближаючи або віддаляючи фотоелемент до освітлювача установити його так, щоб люксметр показував освітленість 500 лк.
1.9. Виміряти відстань 
від лампи розжарювання до фотоелемента і записати її до таблиці.
1.10. Перемикач 5 поставити у положення, коли до фотоелемента підключається мікроамперметр. Виміряти силу струму в колі фотоелемента і записати значення сили струму
1.11. Перемикач 5 знов поставити в положення, коли вихід фотоелемента під'єднується до люксметра.
1.12. Переміщенням фотоелемента вздовж лінійки установити його так, щоб люксметр показував освітленість 400 лк.
1.13. Виміряти відстань від лампи до фотоелемента і записати до таблиці.
1.14. Перемикач 5 поставити у положення, коли до фотоелемента підключається мікроамперметр. Виміряти силу струму в колі фотоелемента і записати значення сили струму до таблиці.
1.15. Аналогічні виміри відстані й сили струму зробити при положеннях фотоелемента, коли люксметр показує освітленість 300 лк, 200 лк, 100 лк. Результати вимірювання і записати до таблиці.
1.16. Вимірювання згідно пунктів 1.8-1.16 повторити ще два рази. Результати вимірювань записати до таблиці.
1.17. Увимкнути мікроамперметр, закрити фотоелемент захисним екраном. Відключити установку від мережі.
1.18. Знайти середні значення 
і 
для відповідних значень освітленості 
.
1.19. За середніми значеннями побудувати графіки залежностей , .
