Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас. Повні уроки>> Фотометрія. Сила світла і освітленість.

Тема

• Фотометрія. Сила світла і освітленість

Мета

• Ознайомитися з  поняттям «Фотометрія»,
• навчитися користуватися основними термінами фотометрії.

Хід уроку

Поняття "Фотометрія"

Тіла, що випромінюють світло, називаються джерелами світла.

Розділ оптики, що займається питаннями виміру інтенсивності світла і його джерел, називається фотометрією.

У фотометрії використовуються наступні величини:

енергетичні - характеризують енергетичні параметри оптичного випромінювання безвідносно до його дії на приймач випромінювання;

світлові - характеризують дії світла й оцінюються по впливу на око (виходячи з так званої середньої чутливості ока) або інші приймачі випромінювання.

Для розрахунків освітлення існує чотири основні фактори, що характеризують кількість світла:

світловий потік,
сила світла,
яскравість і освітленість.

Залежно від орієнтації поверхні, для якої приводиться останній параметр, розрізняють горизонтальну й вертикальну освітленість.

Світловий потік — фізична величина, що характеризує «кількість» світлової енергії у відповідному потоці випромінювання. Іншими словами, це потужність такого випромінювання, яке доступно для сприйняття нормальним людським оком.

Позначення: Φ

Одиниця виміру СІ: люмен

Світловий потік типових джерел

Лампа розжарювання 40 Вт    415-460 люмен

Лампа розжарювання 60 Вт    790-830 люмен

Лампа розжарювання 100 Вт    1550-1630 люмен

Лампа розжарювання 200 Вт    2860-2960 люмен

Газорозрядна лампа 35 Вт ("автомобільний ксенон")    3000-3100 люмен

Світлодіод Cree XP-G 5 Вт    460-493 люмен

Світлодіод P7 SSC 10 Вт     близько 700 люмен

Світлодіод Creemc-e 10 Вт     близько 770 люмен

Люмінесцентна лампа 40 Вт    2480 люмен

Сонце    3,8 × 10²⁸ люмен

Сила світла і освітленість

Сила світла — це кількісна величина потоку випромінювання, що доводиться на одиницю тілесного кута межі його поширення. Іншими словами ця кількість світла (у люменах), що доводиться на 1 стерадіан.

Тілесний кут потрібно вибирати таким чином, щоб потік, що обмежується їм, можна було б уважати найбільш рівномірним. Тоді одиниця тілесного кута в цьому напрямку від джерела буде містити силу світла чисельно рівну світловому потоку.

Одиниця виміру СІ: кандела (кд) = люмен (лм) / стерадіан (ср)

Тілесний кут в 1, називаний також стерадіан, відповідає тілесному куту, який, як прямій конус із центром у середині сфери радіуса 1 м, вирізує з поверхні сфери площа 1 м².

Освітленість — фізична величина, що характеризує висвітлення поверхні, створюване світловим потоком, що падають на поверхню. Одиницею виміру освітленості в системі СІ служить люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратний метр. На відміну від освітленості, вираження кількості світла, відбитого поверхнею, називається яскравістю.

Освітленість прямо пропорційна силі світла джерела світла. При видаленні його від освітлюваної поверхні її освітленість зменшується назад пропорційно квадрату відстані.

Коли промені світла падають похило до освітлюваної поверхні, освітленість зменшується пропорційно косинусу кута падіння променів.

Освітленість E знаходять по формулі:
E=I/r²cosi ,де :

I- сила світла в канделах;

r- відстань до джерела світла;

i- кут падіння променів світла щодо нормалі до поверхні.

Освітленість у фототехніці визначають за допомогою єкспонометрів і єкспозиметрів, у фотометрії — за допомогою люксметрів.

Приклади освітленісті:

• Сонячни промені опівдні     100 000 лк

• При кінозйомці в студії     10 000 лк

• На відкритім місці в похмурий день     1000 лк

• У світлій кімнаті поблизу вікна     100

• На робочому столі для тонких робіт     100-200

• На екрані кінотеатру     85-120

• Необхідне для читання     30-50

• Від повного місяця     0,2

• Від нічного неба в безмісячну ніч     0,0003

Яскравість — це потік, що посилає в даному напрямку одиницею видимої поверхні в одиничному тілесному куті. Відношення сили світла, випромінюваного поверхнею, до площі її проекції на площину, перпендикулярну осі спостереження. Або — характеристика світних тіл, рівна відношенню сили світла в якому-небудь напрямку до площі проекції світної поверхні на площину, перпендикулярну цьому напрямку. У системі СІ вимірюється в канделах на м².

Сила світла типових джерел:

• Свічка    1 кд

• Лампа розжарювання    100 к

• Звичайний світодіод    0,005..3 кд

• Зверх яскравий світодіод    25…500 к

• Зверх яскравий світодіод з коллиматором    1500 кд

• Сучасна люмінесцентна лампа    100 кд

• Сонце    3×10²⁷ кд
   

Завдання

1. Що вівчає фотометрія?

2. Назвить основні фактри ,віикростовуємі при розрахунках освітленності

Список використаних джерел

1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ

2. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В.Ф. Фізика 7 клас: Підруч. для для загальноосвітніх навч. закл. - Ірпінь: Перун, 2002.

3. Гончаренко С.У. Фізика: Основні закони і формули., Либідь, 2006.

4. Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: "Російсько-український фізичний словник":. - К., 2006.

5. Урок фізики на тему: "Фотометрія" вчителя Бороденко В.І., м. Черкаси

Відредаговано та надіслано Фролов Д. В.

Над уроком працювали

Бороденко В.І.

Фролов Д. В.

Петров О.Л.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.