Determinarea randamentului luminii unei lămpi cu incandescență
Obiectiv: măsurarea luminii de ieșire a unei lămpi cu incandescență la diferite intensități de curent.
Dispozitive și accesorii: 1) o bancă optică cu trei rafturi, 2) un fotometru, 3) un ampermetru, 4) un voltmetru, 5) o lampă de referință, 6) o lampă investigată, 7) un regulator de tensiune.
Lumina este unde electromagnetice care, propagând în spațiu, poartă o anumită energie. În consecință, energia luminii este energia undelor electromagnetice. Există caracteristici de energie și lumină ale radiațiilor electromagnetice. Valorile energetice caracterizează parametrii energetici ai radiației, luând în considerare radiația în întreaga gamă de lungimi de undă posibile (în infraroșu, vizibil, ultraviolet), adică sunt caracteristici radiative obiective. Valorile luminoase caracterizează efectul fiziologic al radiației luminoase asupra ochiului uman, care este cel mai sensibil la culoarea galben-verzui a zonei vizibile și nu se simte în întregime radiații infraroșii și ultraviolete. Mai jos vom lua în considerare caracteristicile de lumină ale radiației, estimate direct de ochiul nostru.
Fluxul luminos Φ este egal cu raportul dintre energia luminoasă ΔW a radiației, estimată din senzația vizuală, până la momentul Δt, pentru care a apărut radiația:
O unitate de flux luminos este luată de lumeni (lm). Astfel, fluxul luminos caracterizează puterea radiației luminoase estimată direct de ochiul nostru. Fluxul luminos este creat de o sursă de lumină și acționează asupra obiectelor înconjurătoare.
Pentru problemele spațiale ale propagării luminii, noțiunea de un unghi solid este esențială. Un unghi solid este o parte a spațiului delimitat de o suprafață conică din interiorul sferei.
Unghiul solid este determinat de raportul dintre suprafața ΔS tăiată de suprafața conică pe suprafața sferei (cu centrul O la vârful unghiului solid), pe pătratul razei R a sferei (figura 1):
Unitatea de unghi solid este steradian (cp). 1 cp este unghiul solid cu vârful din centrul sferei, tăind pe suprafața sferei o zonă egală cu pătratul pătratului cu fața egală cu raza sferei. Este evident că unghiul solid, care acoperă întregul spațiu din jurul sursei de lumină, este egal cu 4 steradiani:
Conceptul de intensitate a luminii este introdus folosind conceptul de sursă de lumină punctuală. O sursă de lumină este numită lumină punctuală dacă dimensiunea acesteia este mică în comparație cu distanța până la locul de observare și emite lumină uniformă în toate direcțiile.
Intensitatea luminii sursă I este raportul dintre fluxul de lumină ΔF produs de o sursă de lumină sursă și unghiul solid ΔΩ în care se propagă acest flux:
În sistemul SI, unitatea de intensitate luminoasă este candela (cd). 1 cd este forța de lumină emisă în anumite condiții de către o sursă de lumină de referință cu un design special.
Sursa de lumină iluminează adesea suprafața obiectelor neuniform. Deci, lampa atârnând deasupra mesei luminează cel mai bine centrul mesei. Marginile mesei sunt mult mai rele. Prin urmare, în fotometrie introduceți un astfel de concept, ca iluminarea subiecților. Iluminarea E este raportul incidentului fluxului de lumină ΔF pe o anumită suprafață cu aria ΔS din această secțiune:
Unitatea de iluminare din sistemul SI se numește lux (lx). Luxul este egal cu iluminarea unei suprafețe de 1 m 2, cu un flux luminos de radiație care intră pe el egal cu 1 lm.
Cea mai folosită sursă de lumină este incandescentă. Principala cantitate fizică care caracterizează economia unei lămpi cu incandescență este producția de lumină. Puterea luminii unei lămpi cu incandescență este raportul dintre fluxul de lumină Φ creat de lampă și puterea N consumată din rețea:
Dacă fluxul luminos este măsurat în lumeni și puterea în wați, atunci luminozitatea lămpii are dimensiunea - lm / W.
Puterea curentului consumat de bec se calculează după formula:
unde i este curentul lămpii și U este tensiunea la terminalele sale. Dacă amperajul este exprimat în amperi și tensiunea în volți, atunci puterea va fi exprimată în wați.
Astfel, pentru a determina puterea luminii unei lămpi cu incandescență, este necesar să se măsoare puterea luminii sale și să se ia în considerare valorile de curent și de tensiune consumate de lampă de la dispozitivele de măsurare.
eficiență luminoasă a unei lămpi cu incandescență depinde de modul său de funcționare determinat în conformitate cu structura lămpii și condițiile de funcționare. De exemplu, eficiența luminoasă a cărbunelui lămpi a fost mai mică de 3 lm / W, în timp ce eficiența luminoasă a lămpilor cu incandescență moderne este de 10 - 30 lumeni / watt, lămpi fluorescente - (40 - 60) lm / W.
Scopul acestei lucrări este măsurarea luminii de ieșire a unei lămpi cu incandescență diferită (adică la diferite valori ale intensității curente a unei lămpi).