На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Лабораторка Основы фотометрии в примерах и задачах

Информация:

Тип работы: Лабораторка. Предмет: Физика. Добавлен: 06.06.2012. Страниц: 39. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Основы фотометрии в примерах и задачах


В пособии рассмотрены основные понятия, и определения фотометрии раздела оптики. В нем даются теория и примеры решения задач. В методическом пособии для закрепления материала даются задачи различной степени трудности, а также приводятся необходимые таблицы для решения задач и выполнения самостоятельных работ. Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов университетов и учителей физики общеобразовательных школ.


Предисловие.
Свет представляет собой форму энергии, которая распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн с частотами, воспринимаемыми человеческим глазом, т. е. с длинами волн приблизительно от 0.38 до 0,76 мкм. Обычно кроме видимой области в понятие света включают примыкающие широкие области спектра электромагнитных волн - инфракрасную и ультрафиолетовую, изучаемые оптическими методами. Область спектра, включаемая в понятие света, не имеет строгих границ и принципиальных отличий от других областей спектра электромагнитных волн.
Свет это причина зрительных чувств. Воздействия света на глаз, или какой либо другой приемный аппарат состоит, прежде всего, в передаче этому регистрирующему аппарату энергии. По этому возникает необходимость измерения энергии переносимой световой волной или к измерению величин, так или иначе связанных с этой энергетической характеристикой. Такие величины называются основными фотометрическими величинами.
Первая часть данного пособия посвящается изучению именно этих основных фотометрических величин (световой поток, сила света, и др).
В целях хорошего усвоения теоретических знаний во второй и третей частях даются примеры решений задач и задачи для самостоятельного решения.
Задачи для самостоятельного решения имеют не упорядоченный характер, и это способствует по мнении авторов более глубокому усвоению материала.
В конце пособия приведены ответы задачам и необходимые таблицы.


Часть I. Основные фотометрические величины.
Раздел физической оптики, посвященный измерению электромагнитного излучения оптического диапазона, называют фотометрией. Основной характеристикой процессов излучения, распространения и поглощения света является поток излучения. Потоком излучения называют отношение энергии излучения ко времени, за которое оно произошло. Отсюда следует, что поток излучения имеет размерность мощности. Как и всякая мощность, поток световой энергии выражается в ваттах (или люмен). Некоторые приемники лучистой энергии, например, термоэлементы, реагируют только на количество поглощенной энергии независимо от спектрального состава излучения. Такого типа характеристики излучения называют энергетическими.
В технике широко применяются приемники, реакция которых зависит не только от энергии, приносимой светом, но и от его спектрального состава. Реакция таких приемников на два типа излучения, имеющих одинаковую энергию, но различный спектральный состав, различна. Такими селективными (избирательными) приемниками являются фотоэлементы, фотопластинки и в особенности глаз человека.
Источник света считается точечным, если его размеры пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие. Так, например, расстояния до звезд настолько превосходят их размеры, что их можно считать точечными источниками, несмотря на их огромные размеры. Точечный источник является такой же идеализацией, как, например, материальная точка, идеальный газ и др. Принято считать, что точечный источник посылает лучи равномерно по всем направлениям. Все вопросы, связанные с определением световых величин, наиболее просто решаются в том случае, когда источник является точечным.
Телесный угол. Для того чтобы дать понятие равномерного излучения света по всем направлениям, необходимо ввести представление о телесном угле , который равен отношению площади поверхности S, вырезанный на сфере конусом с вершиной в точке О, к квадрату радиуса R сферы (рис.1)
. ( 1).
Это отношение не зависит от радиуса, так как с ростом радиуса вырезаемая конусом поверхность увеличивается, пропорциональна квадрату радиуса. Единицей телесного угла является стерадиан (ср). Стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Телесный угол, охватывающий все пространство вокруг точечного источника, равен 4? ср. Излучение считают равномерным, если в любые одинаковые телесные углы излучается одинаковая мощность.
Световой поток. Характеристики световых процессов, определяемые по дей-ствию света на глаз, по зрительному ощущению света, называют световыми величинами. Зрительное ощущение меняется количественно и качественно в зависимости от мощности лучистой энергии и ее спектрального состава. С одной стороны, это различие качественно, т.е.излучение разных длин волн вызывают различные по цвету световые ощущения. С другой стороны, потоки различных длин волн вызывают ощущения различной интенсивности.
Глаз по-разному воспринимает излучение в зависимости от его длины волны, т.е. хорошо различает цвета. Наиболее чувствителен глаз к зеленым лучам, ( нм). Поэтому важно знать не просто количество световой энергии, регистрируемое приборами, а величину, характеризующую действие света на глаз. Такой величиной является световой поток. Световой поток Ф характеризует мощность видимой части излучения, распространяющегося внутри данною телесного угла, оценивается по действию этого излучения на нормальный глаз. Другими словами световой поток Ф равен энергии переносимой световыми волнами через определённую поверхность в единицу времени.
(2)
Сила света. Сила света I - основная световая величина, характеризующая свечение источника видимого излучения в некотором направлении. Она равна отношению светового потока Ф к телесному углу, в котором этот световой поток распространяется:
(3)
Так как полный телесный угол равен 4? ср, то сила света точечного источника равна
(4)
Единицей силы света I является кандела (кд). Кандела - основная единица СИ.
Кандела - сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/600000 м 2 полного излучения в перпендикулярном направлении, при температуре излучателя равной температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па. Как следует из (3), световой поток Ф равен произведению силы света источника на телесный угол в который посылается излучение:
(5).
Единицей светового потока является люмен (лм). Люмен - световой поток, испускаемый точечным источником в телесном1 ср при силе света 1 кд.
Освещенность. Отношение светового потока, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности называют освещенностью:
(6)
Единица освещенности - люкс (лк). Люкс - освещенность, создаваемая световым потоком 1 лм при равномерном распределении его по площади 1 м2.
Законы освещенности. Как следует из опыта, освещенность поверхности за-висит как от силы света источника, так и от расстояния между источником света и освещаемой поверхностью и от положения этой поверхности относительно падающих лучей света. Обычно положение поверхности S в пространстве задается. положением вектора нормали n к ней (рис 2 а). Если положение поверхности в пространстве изменяется, то соответственно изменяется в пространстве ориентация вектора нормали. Если поверхность сферическая, то направление вектора нормали в любой точке совпадает с направлением радиус-вектора, проведенного в рассматриваемую точку.
Рассмотрим случай, когда в центре сферы радиуса R находится точечный источник света, сила света которого I. В этом случае все лучи падают на внутреннюю поверхность сферы перпендикулярно ей, т. е. угол падения лучей равен нулю. Используя формулы (4) и (6) и учитывая, что площадь сферы S = 4 R получим первый закон освещенности: освещенность в каждой точке поверхности, на которую перпендикулярно ей падает свет, пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до освещаемой поверхности:
(7).

Рис. 2
Предположим, что поверхность S произвольным образом ориентирована в пространстве. Пусть вектор нормали к ней n и падающие световые лучи образуют угол ? (рис.2 б).
Рассмотрим проекцию площадки площадью S на плоскость, перпендикулярную направлению распространения световых лучей. Площадь этой проекции определится по формуле S0 = S cos?, где ? угол между n и n0; n0 - вектор нормали к S0. Как следует из рис. 2 б, угол между нормалями к плоскостям равен углу между плоскостями (углы со взаимно перпен-дикулярными сторонами). На площадку S падает световой поток Ф= SЕ, где Е-освещенность площадки S, а на площадку S0 –световой поток Ф=Е0S0 или Ф=Е0Scos? где Е0 – освещенность площадки S0. Поскольку на площадку S и на ее проекцию S0 падает один и тот же световое поток Ф, имеем ЕS=Е0S0 cos?. Отсюда следует, что
Е = E0 cos?. (8).
Формула (8) выражает второй закон освещенности: освещенность поверхности, создаваемая параллельными лучами, пропорциональна косинусу угла падения лучей.
Значение Е0 можно определить по формуле (7), так как площадка S0 расположена перпендикулярно падающим световым лучам. Подставив (7) в (8), получим формулу, объединяющую первый и второй законы освещенности:
(9)
Освещенность - величина скалярная, поэтому в том случае, когда свет на поверхность падает от нескольких источников, освещенность в каждой точке поверхности равна арифметической сумме освещенностей, создаваемых в этой точке каждым из источников в отдельности.
Светимость. Протяженный источник света можно охарактеризовать светимостью L различных его участков, под которой понимается световой поток, испускаемый единицей площади наружу по всем направлениям (в пределах значений от 0 до ; - угол, образуемый данным направлением с внешней нормалью к поверхности):
(10)
(dФисп - поток, испускаемый наружу по всем направлениям элементом поверхности dS источника).
Светимость может возникнуть за счет отражения поверхностью падающего на нее света. Тогда под dФисп в формуле (10) следует понимать поток, отраженный эле-ментом поверхности dS по всем направлениям. Единицей светимости является люмен на квадратный метр (лм/м2).
Яркость. Светимость характеризует излучение (или отражение) света данным местом поверхности по всем направлениям. Для характеристики излучения (отражения) света в заданном направлении служит яркость B. На-правление можно задать полярным углом (отсчитываемым от внешней нормали n к излучающей площадке ) и азимутальным углом . Яркость определяется как отношение силы света элементарной поверхности S в данном направлении к проекции площадки S на плоскость, перпендикулярную к взятому направлению.
Рассмотрим элементарный телесный угол d , опирающийся на светящуюся площадку S и Ориентированный в направлении ( , ). Сила света площадки S в данном направлении равна , где dФ - световой поток, распространяющийся в пределах угла . Проекцией на плоскость, перпендикулярную к направлению ( , ), будет cos . Следовательно, яркость равна
(11).
в общем случае яркость различна для разных направлений: Как и светимость, яркость может быть использована для характеристики поверхности, отражающей падающий на нее свет.
Согласно формуле (11) поток, излучаемый площадной S в пределах телесного угла по направлению, определяемому и , равен
(12).
Источники, яркость которых одинакова по всем направлениям (B=const), называются ламбертовскими (подчиняющимися закону Ламберта) или косинусными (поток, посылаемый элементом поверхности такого источника, пропорционален cos ). Строго следует закону Ламберта только абсолютно черное тело.
Светимость L и яркость B ламбертовского источника связаны простым соотношением. Чтобы найти его, подставим в (12) и проинтегрируем полученное выражение по в пределах от 0до 2 и по от 0 до , учтя, что B=const. В результате мы найдем полный световой поток, испускаемый элементом поверхности ламбертовского источника наружу по всем направлениям:
Разделив этот поток на , получим светимость. Таким образом, для ламбертовского источника
(14)
Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2). Яркостью 1кд/м2 обладает равномерно светящаяся плоская поверхность в направлении нормали к ней, если в этом направлении сила света одного квадратного метра поверхности равна одной канделе.
Фотометрические приборы (фотометры). Фотометры это приборы для сравнения силы света. Существуют фотометры, приспособленные для непосредственного измерения освещенности. Такие фотометры называются люксметрами. Примером люксметра может служить фотоэкспонометр, применяемый при кино- и фотосъемках.
Создание достаточной освещенности рабочего места позволяет сохранять зрение и предотвращать переутомление глаз. Несоблюдение светового режима ведет, прежде всего, к близорукости и преждевременному снижению остроты зрения. Так же отрицательно влияет и слишком сильный свет. Для разного вида работ установлены оптимальные нормы освещенности, соблюдение которых должно строго контролироваться. Некоторые из них приведены в табл. 1.
Светимость звезд. Абсолютная звездная величина.
Видимая звездная величина. Наблюдая звездное небо в черте освещенного огнями города, мы видим только небольшое количество ярких звезд. Если наблюдать звездное небо в местности, где нет ярких огней, особенно в безлунную ночь, то наряду с яркими звездами можно увидеть менее яркие и совсем слабые. Звезды различают по видимой яркости, или, как говорят астрономы, по блеску.
Термин «звездная величина» характеризует не размер, а только блеск звезды, т.е. характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Исследования показали, что световые потоки, приходящие к нам от звезд, различны. Так, например, световой поток от ярчайшей звезды неба Сириуса в 750 раз больше светового потока едва различимой невооруженным глазом звезды 61 Лебедя. С другой стороны, световой поток Солнца в 2•1010 раз больше светового потока Сириуса. Столь большое различие в световых потоках звезд делает неудобным использование этой величины. Вместо нее применяют видимую звездную величину m которая связана со световым потоком Ф соотношением

где С некоторая постоянная, выбираемая так, чтобы видимые звездные величины соответствовали шкале древнегреческого астронома Гиппарха, который во II в. до н. э. разделил звезды на шесть величин в зависимости от их блеска. Наиболее яркие звезды получили название звезд 1-й звездной величины, самые слабые из звезд, доступные для наблюдения невооруженным глазом, называют звездами 6-й величины. Из формулы (15) следует, что увеличению светового потока в 100 раз соответствует уменьшение видимой звездной величины ровно на пять единиц.
Уменьшение видимой звездной величины на одну единицу означает увеличение светового потока в 2,512 раза.
Поэтому световой поток от звезд 6-й величины в 100 раз меньше светового потока от звезд 1-й величины.
Чем больше блеск звезды, тем меньше ее видимая звездная величина.
Точные измерения блеска звезд потребовали введения дробных и даже Отрицательных звездных величин. Самая яркая звезда северного полушария неба Вега (a-Лиры), ее звездная величина 0,14. Видимая звездная величина самой яркой звезды всего неба - Сириуса - равна 1,58; Солнца - 26,7, а Луны в полнолуние - 12,5.
Светимость. Одной из важнейших физических характеристик звезды является светимость L - это световая энергия, излучаемая звездой в единицу времени. Световой поток звезды зависит от ее расстояния до наблюдателя. Светимость звезды не зависит от положения наблюдателя. Светимость Солнца равна приблизительно 4•1026 Дж/с. Это очень большая величина. Выработанная человечеством энергия всех видов меньше одной тысячной доли энергии, излучаемой Солнцем за секунду.
Найдем соотношение, связывающее светимость L звезды с ее видимой звездной величиной и расстоянием до наблюдателя.
Пусть наблюдатель находится на расстоянии R от звезды. Окружим звезду сферой радиуса R. Световой поток получим, разделив светимость на площадь сферы:

Подставив в формулу (15) выражение (16), получим

Абсолютная звездная величина. Представим себе, что все звезды расположились на одинаковом расстоянии от нас R=10пк. Для этого ближайшим звездам пришлось бы отодвинуться, а большинству звезд приблизиться к нам. Сравнивая теперь видимые звездные величины звезд, можно было бы судить о том, какая звезда излучает больше энергии.
Абсолютной звездной величиной М называется та видимая звездная величина,
которую имела бы звезда на расстоянии 10пк. Если в формулу (17) подставить R=10пк, то вместо т нужно написать М

Вычитая из (18) равенство (17), получаем

или

По формуле (19) можно определить абсолютную звездную величину, если известны видимая звездная величина т и расстояние R до звезды. Если Солнце отодвинуть на расстояние 10пк, то оно превратится в звездочку со звездной ве-личиной М=+4,9. Абсолютная звездная величина Сириуса М=+1,4. Абсолютные звездные величины очень ярких звезд отрицательны и доходят до М=-9. Знание абсолютной звездной величины звезды заменяет знание ее светимости, так же как знание видимой звездной величины заменяет знание светового потока звезды.
Уменьшение абсолютной звездной величины на одну единицу означает увеличение светимости звезды в 2,512 раза.


Часть II. Примеры решения задач.
Задача 1. Светильник из молочного стекла имеет форму шара. Он подвешен на высоте h=1м над центром круглого стола диаметром 2 м. Сила света 50 кд. Определить световой поток лампы, освещенность в центре и на краю стола.




Задача 2. Большой чертеж фотографируют сначала целиком, затем отдельные его детали в натуральную величину. Во сколько раз надо увеличить время экспозиции при фотографировании деталей?

Решение.
При фотографировании всего чертежа, размеры которого гораздо более фотопластинки, изображение получается приблизительно в главном фокусе объектива. При фотографировании деталей изображения в натуральную величину получается при помещении предмета на двойном фокусном расстоянии от объектива (на током же расстоянии получается и изображение на фотопластинке). Площадь изображения при этом увеличится в раза.
Во столько же раз уменьшится освещенность фотопластинки; следовательно, экспозицию надо увеличить в 4 раза.
Задача 3. Идеально матовая поверхность с коэффициентом отражения k = 0,9 имеет освещенность Е = 30 лк. Определить ее яркость.



Задача 4. В центре квадратной комнаты площадью 25 м2 висит лампа. Считая лампу точечным источником света, найти, на какой высоте от пола должна находиться лампа, чтобы освещенность в углах комнаты была наи-большей.
Задача 5. Прожектор ближнего освещения дает пучок света в виде усеченного конуса с углом раствора 2 =40°. Световой поток Ф прожектора равен 80 клм. Допуская, что световой поток распределен внутри конуса равномерно, определить силу света I прожектора.

Задача 6. Круглый стол освещен лампой, висящей на высоте Н над его центром. Определить расстояние от лампы до края центральной зоны, на которую приходится половина светового потока, падающего на стол, если радиус стола равен R. Лампу считать точечным источником света.

Задача 7. Тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием f = 15см и диаметром D=5см дает изображение Солнца на экране, расположенном нормально к солнечным лучам. Пренебрегая потерями света в линзе, найти среднюю освещенность изображения, если яркость Солнца Вс = 1,5 109 кд/м2.
Решение. Среднюю освещенность Еср определим из соотношения;
, (1)
где Ф – световой поток, создающий на экране изображение Солнца, S – площадь изображения. Поскольку изображения создается теми же лучами, которые сначала упали на линзу, то можно искать Ф как световой поток, падающий на поверхности линзы Sл. Поэтому
Ф = ЕSл = Е?D2/4, (2)
где Е – освещенность поверхности линзы солнечными лучами. Выразим ее через данную в условии яркость Солнца, воспользовавшись законом освещенности и соотношением (11):
, (3)
где – радиус Солнца, - площадь видимой его поверхности (площадь круга а не полусферы!), R – расстояние от Земли до Солнца. Учитывая, что угловые (видимые) размеры солнца очень малы можно принять . Тогда, подставив значение Е, определяемое по (3), в формулу (2), получим
. (4)
Чтобы вычислить площадь S изображение Солнца, учтем, что оно будет лежать в фокальной плоскости линзы. Поэтому
S = . (5)
Теперь по формуле (1) с учетом (4) и (5) имеем
. (6)
Подставив числовые значения величин и выполнив вычисление, найдем Еср=1,3 108лк.

Часть III. Задачи для самостоятельного решения.
1. Во дворе на высоте 6 м подвешены две лампы, расстояние между лампами 8м. Вычислить освещенность на земле под каждой из ламп и посередине между ними. Сила света каждой лампы 500 кд.
2. Солнце находится па высоте 300 над горизонтом. Вычислить освещенность поверхности, если известно, что при нахождении Солнца в зените освещенность поверхности равна 100 000 лк.
3. Свет от электрической лампочки в 200 кд падает под углом 450 на рабочее место, его освещенность141 лк. Найти:
1) на каком расстоянии от рабочего места находится лампочка,
2) на какой высоте от рабочего места она висит.
4. Лампа, подвешенная к потолку, дает в горизонтальном направлении силу света в 60 кд. Какой световой поток падает на картину площадью 0,5 м2, висящую вертикально на стене в 2 м от лампы, если на противоположной стене находится большое зеркало на расстоянии 2 м от лампы?
5. 21 марта, в день весеннего равноденствия, на Северной Земле Солнце стоит в полдень под углом 100 к горизонту. Во сколько раз освещенность площадки, поставленной вертикально, будет больше освещенности горизонтальной площадки?
6. В полдень во время весеннего и осеннего равноденствия Солнце стоит на экваторе в зените. Во сколько раз в это время освещенность поверхности Земли на экваторе больше освещенности поверхности земли в Ленинграде? Широта Ленинграда 600.
7. Над центром круглого стола диаметром 2 м висит лампа, сила света которой 100 кд. Считая лампу точечным источником света, вычислить изменение осве-щенности края стола при постепенном подъеме лампы в интервале 0,5 < h < 0,9 м через каждые 10 см. Построить график E=f(h).
8. В центре круглого стола диаметром 1,2 м, имеется настольная лампа из одной электрической лампочки на высоте 40 см от поверхности стола. Над цент-ром стола на высоте 2 м от его поверхности висит люстра из четырех таких же лампочек. В каком случае получится большая освещенность на краю стола (и во, сколько раз): когда горит настольная лампа или когда горит люстра?
9. Предмет при фотографировании освещается электрической лампой, расположенной от него на расстоянии 2 м. Во сколько раз надо увеличить экспозицию, если эту же лампу отодвинуть на расстояние 3 м от предмета?
10. Найти освещенность на поверхности Земли, вызываемую нормально падающими солнечными лучами. Яркость Солнца равна 1,2. 109 нт.
11. Спираль электрической лампочки с силой света 100 кд заключена в матовую сферическую колбу диаметром: 1) 5 см и 2) 10 см. Найти светимость и яркость лампы в обоих случаях. Потерей света в оболочке колбы пренебречь.

12. Лампа, в которой светящим телом служит накаленный шарик диаметром 3 мм, дает силу света в 85 кд. Найти яркость этой лампы, если сферическая колба лампы сделана: 1) из прозрачного стекла, 2) из матового стекла. Диаметр колбы равен 6 см.
13. Какую освещенность дает лампа предыдущей задачи на расстоянии 5 м при нормальном падении света?
14. На лист белой бумаги размером 20 30 см нормально к поверхности падает световой поток в 120 лм. Найти освещенность, светимость и яркость бумажного листа, если коэффициент рассеяния р=0,75.
15. Какова должна быть освещенность листа бумаги в предыдущей задаче, чтобы его яркость была равна 104 нт?
16. Лист бумаги размером 10 30 см освещается светом от лампы силой в 100 кд, причем на него падает 0,5% всего посылаемого лампой света. Найти освещен-ность этого листа бумаги.
17. Электрическая лампа в 100 кд посылает во все стороны ежеминутно 122 Дж световой энергии. Найти: 1) механический эквивалент света, 2) к. п. д. световой отдачи, если лампа потребляет мощность 100 вт.
18. На плоскую поверхность падает по нормали к ней монохроматическая световая волна с =510 нм. Интенсивность волны =0,32 Вт/м2. Воспользовавшись изображен на рисунке 4.
Рис 4.

Графиком относительной спектральной чувствительности глаза, определить освещенность Е поверхности. При =555 нм световому потоку в 1 лм соответству-ет поток энергии, равный 0,00160 Вт. Величину А= 0,00160 Вт/лм называют иногда механическим эквивалент света.
19. Световому потоку в 1 лм, образованному излучением =555 нм, соответствует поток энергии, равный 0,00160Вт. Какой поток энергии соответствует световому потоку в 100 лм, образованному излучением, для которого относительная спектральная чувствительность глаза V = 0,762?
20. Какой световой поток соответствует потоку энергии в 1,00 Вт, образованному излучением, для которого относительная спектральная чувствительность глаза V= 0,142?
21. Допустим, что связанный со световой волной поток энергии распределен равномерно по длинам волн, т. е. Как выглядела бы в этом случае кривая распределения светового потока по длинам волн?
22. Монохроматическая световая волна с =510нм при нормальном падении на некоторую поверхность создает освещенность Е=100 лк. Определить давление , оказываемое светом на поверхность, если отражается половина падающего света.
23. Интенсивность (средняя плотность светового потока) монохроматической световой волны J=100 лм/м2. Частота волны = 3,69 1015 c-1. Показатель преломления среды в которой распространяется волна, =1,50. Найти значения амплитуд ЕМ и НМ напряженностей электрического и магнитного полей этой волны.
24. Точечный изотропный источник света испускает по всем направлениям поток Ф= 1257 лм. Чему равна сила, света I этого источника?
25. Параллельный пучок лучей, несущий однородный световой поток плотности J=200лм/м2, падает на плоскую поверхность, внешняя нормаль к которой образует с направлением лучей угол = 120°. Какова освещенность этой поверхности?
26. На высоте h=3,00м над полом висит точечный осесимметричный источник, сила света которого описывается функцией в пределах и равна нулю при (I0 - константа, - угол, образуемый световым лучом с вертикалью). Освещенность пола под источником Е= 100 лк. Определить световой поток Ф, излучаемый источником.
27. Точечный изотропный источник света помещаете над центром круглого стола. Сила света источника I =50 кд, радиус стола R=0,5 м, высота источника над столом h= 1 м. Определить:
1. Зависимость освещенности Е стола от расстояния r от центра.
2. Значение освещенности: а) в центре, б) на краю стола.
3. Поток света Ф, падающий на стол.
4. Какая доля полного потока, испускаемого источником, падает на стол?
28. Как должна зависеть от угла между направлением луча и вертикалью сила света I ( ) источника из предыдущей задачи для того, чтобы падающий на стол поток Ф=33 лм распределялся по поверхности стола равномерно? Какова будет при этом освещенность Е стола?
29. Яркость однородно-светящейся плоской поверхности описывается функцией ( - угол с нормалью к поверхности, - азимутальный угол). Написать выражение для светимости L этой поверхности.
30. Имеется круглая, плоская однородно-светящаяся поверхность, яркость которой ( - константа, равная - угол с нормалью к поверхности). Радиус поверхности R=10см. Найти световой поток Ф, испускаемый этой поверхностью.
31. Определить, под каким углом к нормали косинусный излучатель излучает наибольший световой поток.
32. Построить график зависимости величины светового потока, излучаемого косинусным излучателем внутрь конуса, ось которого перпендикулярна к поверхности излучателя, от угла раствора конуса.
33. Над центром круглого стола радиусом R на высоте Н = R висит лампа силой света . Построить график зависимости освещенности поверхности стола от расстояния r от центра стола. Для вычислений положить , где
34. Над точкой А бесконечной плоской поверхности на высоте h находится точечный источник света. Определить радиус кольца с центром в точке А и шириной dR, на которое падает максимальный световой поток.
35. Решить предыдущую задачу для малого косинусного излучателя, плоскость которого параллельна заданной.
36. Лампа висит над точкой А поверхности стола на высоте Н. Построить линию, при перемещении по которой лампа в точке А создает прежнюю освещенность.
37. Сфера освещена параллельным пучком света, создающим в области нормального падения освещенность Ео. Найти среднюю освещенность облучаемой половины поверхности сферы.
38. Вычислить среднюю яркость вольфрамовой спирали длиной 3 см и диаметром 2 мм, если сила света в перпендикулярном направлении к оси спирали равна100 кд.
39. Лампа в 100 кд заключена в матовый плафон сферической формы радиусом 8 см. Вычислить среднюю яркость светильников в случаях: а) отсутствия потерь светового потока в матовом стекле; б) при наличии коэффициента потерь k = 0,1.
40. Раскаленный цилиндр длиной L и радиусом r имеет постоянную температуру по всей поверхности. Сравнить силу света, излучаемого в направлении оси цилиндра в направлении, перпендикулярном к оси в середине цилиндра.
41. Излучающая в обе стороны пластинка площадью S =5 см2 имеет яркость В=106 кд/м2. Определить среднюю силу света, излучаемого этой пластинкой.
42. Однородные шар и куб одинаковой массы из одного и того же материала излучают с постоянной яркостью по всей поверхности. Какое тело имеет большую среднюю силу света?
43. Зависит ли яркость раскаленного шара от расстояния до него?
44. Сравнить яркость солнечного диска и идеально белой матовой поверхности, расположенной перпендикулярно к солнечным лучам на 3eмлe.
45. Определить средний коэффициент отражения поверхности Луны, если средняя яркость полной Луны составляет 2,5 103 кд/м2, создаваемая прямыми солнечными лучами, освещенность равна 1,4 105 лк.
46. Какую освещенность в люксах создает на нормальной к лучам поверхности звезда: а) нулевой величины; б) первой величины?
47. На нормальной к лучам поверхности полная Луна создает освещенность 0,3 лк. Какова ее звездная величина в это время?

Ответы
1. Е1=16,89лк, Е2=16,02лк
2. Е= 5 104лк.
3. 1) R=1м; 2) h=0,71м
4. Ф=8,34лм
5. В 5,7 раза.
6. В 2 раза.
8. Когда горит настольная лампа, освещенность края стола получается больше в 1,2 раза.
9. В 2,25 раза.
10. Е 8 104лк.
11. 1) L1=1,6 105лм/м2, В1=5.1 104нт; 2) L2=4 104лм/м2, В2=1,27 104нт.
12. 1) В1=1,2 107нт; 2) В2=3 104нт.
13. Е1=Е2=3,4лк.
14. Е=2 103лк; L=1,5 103лм/м2; В=480нт.
15. Е=4,2 104лк.
16. Е=210лк.
17. 1) 1,61 10-3вт/лм; 2) приблизительно 2%.
18. Е=102лк.
19. 0,21 Вт.
20. 214лм.
21. Эта кривая имела бы такой же вид, как изображена на рис.3 кривая относительной чувствительности глаза.
22. Р=1,6 нПа.
23. Еm=12,6 в/м, Hm=0,05A/м.
24. I=100кд
25. Е=100лк.
26. Ф=(4?/3)Eh2=38 102лм.
27. 1.
2. а) 50 лк, б) 27 лк.
3. Ф=2?I(1-h/ )=33лм
4. ?=0,053.
28. I( )= (42кд)/ ; Е=42лк.
29. L= .
30. Ф= 66 лм.
31. = 450.
34. .
35. .
36. Уравнение такой линии в полярных координатах ;
37. .
38. .
39. . а) В= 4980 кд/м2; б) В= 4480 кд/м2.
40. .
41. Средняя сила света .

42. . Средняя сила света куба в 1,24 раза больше.
43. Нет.
44. .
45. отсюда .
46. Е0 = 2,78 10-6лк; Е1 = 1,107 10-6лк.
47. m = -12,6.


Таблицы.
Таблица 1.
Освещенность. Е, лк
При киносъемке в павильоне

На рабочем месте для работ тонких

************************ грубых

Для чтения

На экране кинотеатра

В коридоре и на лестничной клетке

На улице и площади
10 000

200

30

75 – 100

20 – 80

15

4

Таблица №2.
Некоторые астрономические величины
Средний радиус Земли …………………………...6,37 106м
Средняя плотность Земли ………………………....5500 кг/м3
Масса Земли ………………………………………..5,96 1024кг
Радиус Солнца ……………………………………..6,95 108м
Масса Солнца ………………………………………1,97 1030кг
Радиус Луны ………………………………………..1,74 106м
Масса Луны ………………………………………...7,3 1022кг
Среднее расстояние от Луны до Земли …………...3,84 108м
Среднее расстояние от Земли до Солнца …………1,495 1011м


Таблица №3.
Чувствительность глаза человека к световым волнам различной длины.
В таблице приводится характеристика спектральной чувствительности глаза человека при дневном освещении. В графе «Чувствительность глаза» числа показывают, какую часть от наибольшей чувствительности (равной 1) составляет чувствительность глаза при данной длине волны. Наибольшую чувствительность глаз имеет к желто – зеленому цвету – к волнам длиной 555 нм (эта чувствительность условно и принята за 1).

Длина волны, нм Чувствительность глаза Длина волны, нм Чувствительность глаза
400
430
460
490
520
550
555 0,0004
0,0116
0,06
0,208
0,710
0,995
1 560
590
620
650
680
710
760 0,995
0,757
0,381
0,107
0,017
0,0021
0,00006


Таблица №4.
Сила света электрических ламп накаливания
Мощность лампы, Вт 15 25 40 60 100 150 300 500 1000
Сила света, кд 10 18 30 51 103 173 388 695 1530


Таблица №5.
Зеркальное отражение света различными поверхностями.
Серебро ……………………..93
Алюминий…………………..89
Зеркало (отражающий
слой – пленка серебра)…….88
Ртуть………………………...73
Зеркало (отражающий
слой – амальгама ртути)…..71 Сталь………………..57
Алмаз……………….17
Стекло (показатель
преломления 1,7)…..7
Стекло (показатель
преломления 1,5)…..4
Вода…………………2
Числа показывают, какая часть света (в%) отражается различными полированными поверхностями при нормальном падении света.


Таблица №6.
Сила света некоторых источников (средние значения)
Источник света. Сила света,
кд
Солнце ………………………………...
Военный прожектор ………………….
Морской маяк ………………………...
Осветительная бомба ………………...
Электрическая дуга …………………..
Фара автомобиля «Волга»
дальний свет………………..
ближний свет………………..
Фара велосипедиста ………………….
Керосиновая лампа …………………..
Лампочка карманного фонаря ……….
Свеча (стеариновая), пламя спички …
Светлячок …………………………… 3 1027
8 108 – 1,2 109
105 - 107
5 105 - 106
103 - 105

12 000
5000
60
1 – 10
0,5 – 3
0,5 – 2
0,01 – 0,001

Таблица №7.
Значения тригонометрических функций.
Функция Углы
00 100 200 300 400 500 600 700 800 900
sin 0 0,1736 0,3420 0,5 0,6428 0,766 0,866 0,9396 0,9848 1
cos 1 0,9848 0,9396 0,866 0,766 0,6428 0,5 0,3420 0,1736 0


Литература
1. В. Ф. Дмитриева. «Физика», М.: Издательский центр «Академия», 2006г.
2. И. В. Савельев. «Курс общей физики». Т4. М.: «Астрель АСТ», 2003г.
3. Г. С. Ландсберг. «Оптика». М., 1954г.
4. Е.В. Фирганг. «Руководство к решению задач по курсу общей физики». М. «Высш. школа», 1977г.
5. Л. Г. Гурьев, А. В. Кортнев, А. Н. Куценко и др. « Сборник задач по общему курсу физики». М.: «Высш. школа», 1972г.
6. В. С. Волькенштейн. «Сборник задач по общему курсу физики». М.: «Наука», 1969г.
7. И. В. Савельев. «Сборник вопросов и задач по общей физики». М.: «Наука», 1982г.
8. А.С. Енохович. «Справочник по физике и технике». М.: «Просвещение», 1989г.
9. Королев Ф.А. Курс общей физики. «Оптика. Атомная и ядерная физика». М., «Учпедгиз», 1962г.


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………….... 3
Часть I.Основные фотометрические величины……………………..........4
Фотометрические приборы………………………………………………..10
Часть II. Примеры решения задач………………………………………..14
Часть III. Задачи для самостоятельного решения……………………….19
Ответы……………………………………………………….......................25
Таблицы…………………………………………………………………….28
Литература…………………………………………………........................32





Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.