На головну

Фотометрична куля

  1. Фотометрична головка
  2. Фотометрична лавка

Фотометрична куля (інші назви - світловимірювальна куля, кульовий фотометр) дозволяє виміряти загальний світловий потік, який випромінюється джерелом світла або ж світловим приладом невеликого розміру. Вимірювання світлового потоку світлового приладу і окремо джерела світла цього ж приладу дає можливість знайти ККД світлового приладу.

Основним елементом фотометра є порожня куля, внутрішня поверхня якої покрита білим матовим шаром фарби. Останній розсіює світловий потік, який падає на нього, відповідно до закону Ламберта і має коефіцієнт відбивання ρ.

Розміри кулі визначаються зовнішніми розмірами досліджуваних джерел світла, величиною їхнього потоку і електричною потужністю. Отже, для освітлювальних ламп використовуються кулі, що мають діаметр 1 ... 2 м, для освітлювальних приладів — кулі діаметром до 3 м і більше. Куля великих розмірів виконується із двох роз’ємних півкуль: одна - нерухома, а друга відкочується за напрямляючими. Кожна половина кулі може повертатися навкруг осі, яка проходить через вершину півкулі, для того щоб зробити більш рівним запорошення внутрішньої поверхні.

Зазвичай в кулі роблять невелике віконце, через яке під час досліджування всередині кулі розміщують джерело світла або невеликий світловий прилад, світлові характеристики якого необхідно виміряти. Це вікно закривається заслінкою, внутрішня поверхня якої також вкрита тим самим білим матовим шаром, як і вся поверхня кулі. У кулі є ще один отвір, де знаходиться світловимірювальний приймач (фотоелемент).

Теорія фотометричної кулі. Нехай джерело світла С, яке знаходиться всередині світловимірювальної кулі, володіє світловим потоком Ф (рис. 6.1) Положення джерела світла в кулі для теоретичних міркувань не має значення. Припускають, що куля всередині покрита однорідною матово-білою фарбою (яка не спотворює спектра відбитого світла).

Коефіцієнт відбивання ρ = const на всій поверхні кулі. Прямі промені від досліджуваного джерела світла створять на поверхні кулі первинну освітленість Е1; після першого відбивання від поверхні промені знов падають на внутрішню поверхню і створюють вторинну освітленість Е2. Після другого відбивання - третинну освітленість Е3 іт.д. Сума всіх освітленостей від багаторазових відбивань дає повну освітленість в будь-якій точці:

(6.1)

Первинна освітленість Е1, яка створюється випромінюваним потоком Фв, буде дорівнювати:

, (6.2)

де S - площа поверхні кулі.

Світловий потік Фв, який падає на поверхню кулі, буде частково поглинатись і частково відбиватись. Через те, що шар, який вкриває стінки кулі, розсіює падаючий світловий потік за законом Ламберта, світловий потік Ф1=ρФв, який відбивається один раз від стінки, знов рівномірно розподіляється по внутрішній поверхні кулі і створює освітленість Е2:

. (6.3)

Повторно відбитий Ф2 = Ф1ρ = ρ2Фв створює освітленість Е3= ρ2Е1 і т.д.

Повна освітленість Е буде дорівнювати:

. (6.4)

Вирази (6.1) ÷ (6.4) справедливі для точкового джерела світла і за умови, коли має місце рівномірне дифузне відбивання. Але при повній сумі освітленості, яка створюється на приймачі після багаторазового відбивання світлового потоку в кулі, похибка буде незначною.

Слід відмітити, що вираз (6.4) справедливий у випадку, якщо буде виключено попадання на світлочутливий приймач (фотоелемент) прямої освітленості безпосередньо від джерела світла.

Викладена теорія фотометричної кулі є наближеною, тому що дуже важко виконати внутрішнє покриття фарбою рівномірно однаковим і ідеально матовим. Крім того, внесення в кулю досліджуваних джерел світла зі своїми приналежностями і особливих щитків, необхідних для проведення нагляду, порушує вірність теоретичних висновків.

Через складність урахування всіх цих факторів для збільшення точності вимірювань слід виконувати такі правила:

1) досліджувані джерела світла і світильники повинні знаходитися в середині кулі і їх зовнішні поверхні мають бути прикриті білим матеріалом, який добре відбиває світло;

2) найбільший зовнішній розмір ламп або світильників не повинен перевищувати 0,1 діаметра кулі.

Світлорозсіювальні властивості поверхні кулі, як бачимо з теорії, мають першорядне значення. Перед усім коефіцієнт відбивання поверхні кулі в усіх її точках має бути приблизно однаковим. Поверхня кулі повинна розсіювати падаючий на неї світловий потік відповідно до закону Ламберта. Ці положення можуть виконуватись лише при умові дбайливого дотримання особливої технології нанесення білої матової фарби на стінку кулі. Найкращу світловідбивну властивість має фарба, яка виготовлена на основі сіркокислого барію за спеціальним рецептом. Ця фарба наноситься на поверхню кулі на спеціально підготовлену основу за допомогою пульверизатора шарами 5 — 10 разів із відносно невеликим розривом у часі (приблизно через 2 години). Щоб фарба висихала повільно, рекомендують пофарбовану поверхню закривати. Період фарбування розтягується на 3 - 4 доби.

Недоліком викладеного методу фарбування є деяка шершавість поверхні. Причому шершавість збільшується при збільшенні кількості шарів фарби, що необхідно враховувати під час вибору оптимальної технології фарбування.

 



1   2   3   4   5
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати