От расстояния до источника света. Большая энциклопедия нефти и газа

Освещенность, создаваемая точечным источником света, зависит от силы света и расстояния от источника до поверхности

Опишем радиусом сферическую поверхность вокруг точечного источника с силой света Тогда освещенность внутренней стороны этой поверхности будет везде одинакова и лучи будут идти по радиусам, т. е. перпендикулярно к поверхности сферы. Следовательно, угол падения световых лучей на поверхность будет равен нулю. Если освещенность внутренней поверхности сферы в этих условиях обозначить площадь всей внутренней поверхности и полный световой поток источника то из (33.7) получим

Так как т. е.

Это соотношение является математическим выражением первого закона освещенности: при перпендикулярном падении лучей освещенность, создаваемая точечным источником света, прямо пропорциональна его силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности,

Рассмотрим теперь, как зависит освещенность от угла падения лучей. Пусть на плоскую поверхность падают параллельные световые лучи под углом (рис. 33.3). Освещенность Е на этой поверхности определяется формулой

где Ф - световой поток, падающий на поверхность

Если поверхность убрать, то световой поток попадет на поверхность Пусть эта поверхность расположена так, что угол падения лучей на нее равен нулю. Тогда угол между поверхностями и будет равен Обозначим освещенность на поверхности через тогда Найдем

отношение освещенностей Е и

Поскольку то Таким образом,

Это соотношение является математическим выражением второго закона освещенности: освещенность поверхности, создаваемая параллельными лучами, прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей на эту поверхность.

Из второго закона освещенности следует, что при увеличении угла падения освещенность поверхности должна уменьшаться. Смена времен года на Земле объясняется именно изменением угла падения солнечных лучей на ее поверхность. В северном полушарии наименьший угол падения лучей на поверхность Земли получается летом в конце июня, а наибольший угол - зимой в конце декабря. (Объясните, почему в южном полушарии Земли декабрь - летний месяц, а июнь - зимний.)

Для точечного источника света в формуле (33.10) можно заменить его значением из (33.9), тогда получим обобщенную формулу для вычисления освещенности:

По этой формуле можно вычислять освещенность различных участков поверхности (например, разных точек стола), создаваемую электрической лампой (рис. 33.4). При расчетах нужно помнить, что освещенность, создаваемая несколькими источниками света в какой-либо точке поверхности, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым источником в отдельности.

1. Ознакомьтесь с описанием прибора, изучите его устройство.

2. Включите осветитель, поместите на нижнюю призму каплю исследуемой жидкости, опустите верхнюю призму, произведите отсчет показателя преломления среды по шкале.

3. Вытрите призмы. Поместите на них каплю другой исследуемой жидкости. Все операции повторите.

4. Все данные занесите в таблицу для записей результатов измерения показателя преломления и концентрации сахара в растворе.

5. Постройте график зависимости показателя преломления среды от концентрации растворенного вещества n=f(С), где С - концентрация раствора (сахара).

Таблица 2.1

Измерение показателя преломления и концентрации сахара растворов

Контрольные вопросы

1. Прочитайте закон отражения и преломления света.

2. Каков физический смысл показателя преломления вещества?

3. Что такое полное внутреннее отражение? Когда наблюдается это явление?

Работа №3.3 измерение радиуса кривизны линзы и длин световых волн при помощи интерференционных колец ньютона

Цель работы : изучить явление интерференции и ознакомиться с одним из частных случаев интерференции кольцами Ньютона и с их помощью определить радиус кривизны линзы и длину волны света.

Приборы и принадлежности : микроскоп, окулярный микрометр, плосковыпуклая линза большого радиуса кривизны, плоскопараллельная пластинка, источник света (лампа накаливания, неоновая лампочка), набор светофильтров.

Введение

Кольца Ньютона являются частным случаем интерференции световых волн, возникающей при освещении плосковыпуклой линзы с большим радиусом кривизны, расположенной на плоской зеркальной поверхности. Когерентные интерферирующие волны возникают при отражении параллельных лучей, падающих перпендикулярно на плоскую поверхность линзы от границы раздела линза- воздух и воздух - плоская поверхность (см. рис. 3.1. Для простоты показан один луч, падающий на плоскую поверхность линзы).

Линза расположена выпуклой частью на плоской пластинке. Между линзой и пластинкой имеется зазор, заполненный воздухом или другим веществом. В точке О толщина воздушной прослойки в зазоре значительно меньше длины волны света, и в отраженном свете в центральной точке всегда наблюдается темнота. Здесь происходит сложение двух волн в противоположных фазах, т.к. первое отражение линза-воздух происходит от оптически менее плотной среды и отраженный луч не меняет фазу, а в случае отражения воздух-стекло (от нижней грани воздушной прослойки) имеет место смена фазы отраженного луча на π, а это равносильно изменению разности хода волн на λ/2, т.к. происходит отражение от оптически более плотной среды. На некотором удалении от точки О луч света проходит путь, где толщина воздушного зазора равна d. Величина d будет тем больше, чем дальше находится точка падения луча от точки О. Радиус линзы значительно больше толщины зазора, поэтому можно считать, что отраженные лучи 1 и 2 будут совпадать по направлению. Там, где толщина воздушного зазора d=λ/4, геометрическая разность хода этих лучей будет равна λ/2, т. к. луч 2 проходит этот зазор дважды. А вследствии перемены фазы этим лучом при отражении от оптически более плотной среды, оптическая разность хода этих двух лучей будет равна λ. Для этих точек будет наблюдаться максимум интерференции при сложении этих лучей. Места одинаковой толщины воздушного зазора расположены вокруг точки О концентрическими окружностями. Слой толщиной d=λ/4 образует первое светлое кольцо, следующее за центральным темным пятном. После несложных математических рассуждений условие максимума интерференции отраженных лучей будет записано в виде:

(3.1)

Условие минимума интерференции в этом случае имеет вид:

(3.2)

где Δ .- оптическая разность хода интерферирующих лучей,

d k - толщина воздушной прослойки,

λ - длина волны света, падающего на линзу,

к - порядковый номер, к = 0, 1, 2...

Так как измерить толщину воздушного зазора между линзой и плоским зеркалом трудно, ее обычно исключают, выражая через радиус соответствующих темных колец - r k .

Связь между толщиной воздушной прослойки d k , радиусом темного кольца г k и радиусом кривизны линзы R можно легко получить, вспомнив известную теорему из геометрии (рис. 3.2).

(3.3)

Раскрывая скобки и учитывая, что d k <

r k 2 =2Rd k (3.4)

Подставив в уравнение (3.4) значение d k из уравнения (3.2), получаем уравнение, связывающее радиусы темных колец с радиусом кривизны линзы и длиной волны света

(3.5)

для светлых колец

(3.6)

Если наблюдение проводить в проходящем свете, расположение темных и светлых колец будет в обратном порядке, т. е. в точке О будет светлое пятно, за ним следует темное и т. д. Уравнение (3.5) будет давать значение радиусов светлых колец, а (3.6) - темных.

В данной работе уравнение (3.5) является расчетным.Его можно использовать либо для определения R - радиуса кривизны линзы, если осветить установку светом с известной длиной волны, а экспериментально определять r k и k; либо для определения λ - длины волны света, если используется линза с известным радиусом кривизны, также измеряя r k и k.

На практике измеряют радиус не одного кольца, а нескольких и, записывая уравнение (3.5), дважды для колец с порядковым номером “m” и “n”, получают уравнение для расчета λ и R.

(3.7)

Вычитая из первого уравнения второе, получаем

(3.8)

Из уравнения (3.8) можно получить уравнение

(3.9)

для расчета радиуса кривизны.

Описание установки

Измерение радиусов колец Ньютона в данной работе осуществляется с помощью микроскопа МБС, в одну из окулярных трубок которого установлен источник света и светофильтр, а в другую трубку вставлен окулярный микрометр. Это дает возможность наблюдать кольца Ньютона в отраженном свете при нормальном падении световой волны на линзу, так как в оптической головке микроскопа установлены специальные призмы (призмы Шмидта), позволяющие направлять луч света на объект и от объекта под прямым углом, а окулярные трубки разворачивать по глазу наблюдателя.

На предметный столик микроскопа кладется приспособление, позволяющее получать интерференционную картину. Оно состоит из плотно прижатой выпуклой стороной плосковыпуклой линзы и плоскопараллельной пластинки.

Измерение радиусов колец Ньютона осуществляется с помощью окулярного микрометра (рис. 3.3).

Окулярный микрометр состоит из корпуса 1 с хомутиком 4, который одевается на тубус микроскопа и закрепляется винтом 5 окуляра 2 с диоптрийным механизмом. Вращением окуляра устанавливают его на резкое изображение перекрестия 1 (рис. 3.4).

В фокальной плоскости окуляра расположены неподвижная шкала 3 с делениями от 0 до 8 (рис. 3.4), подвижные перекрестие 1 и индекс 2 в виде биштриха. При вращении микрометрического винта 3 (рис. 3.3) перекрестие 1 и биштрих 2 (рис. 3.4) перемещаются в поле зрения окуляра 2 относительно неподвижной шкалы 3. Шаг винта равен 1 мм. При повороте винта 3 за накатанную часть барабана (рис. 3.3) на один оборот биштрих и перекрестие в поле зрения окуляра (рис. 3.4) переместятся на одно деление шкалы.

Следовательно, неподвижная шкала в поле зрения служит для отсчета полных оборотов барабана винта.

Барабан 3 по окружности разделен на 100 частей. Поворот барабана на одно деление соответствует перемещению перекрестия на 0,01 делений неподвижной шкалы.

Полный отсчет по шкалам окулярного микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и отсчета по барабану винта. Отсчет по неподвижной шкале в поле зрения определяется положением биштриха. Отсчет по барабану микрометрического винта производится как и по обычному микрометру, т. е. определяется деление шкалы, которое находится против индекса, нанесенного на неподвижном цилиндре барабана.

Измерение диаметра колец сводится к определению координат колец по шкале окулярного микрометра. Вращая барабан микрометрического винта, устанавливаем перекрестие на темное кольцо (вначале на правый край первого, затем второго, третьего и т. д., каждый раз производя отсчет по шкале и барабану, как сказано выше). Затем так же отсчитываем координаты ряда последовательных колец слева.

Вычитая из большей координаты меньшую для одного и того же кольца, получаем диаметр соответствующего кольца в условных единицах. Разделив диаметр на два, получаем значение радиуса. Умножив полученное значение радиуса кольца на переводной коэффициент, приведенный в таблице 3.1, получим истинный размер кольца в миллиметрах.

Полнотекстовый поиск:

Где искать:

везде
только в названии
только в тексте

Выводить:

описание
слова в тексте
только заголовок

Физика->Доклад

Микроскопические электромагнитные поля, созданные отд. элементарными частицами, характеризуются напряжённостями микроскопических полей: электрического...полностью>>

Главная > Методичка >Физика

Таблица 2

На основании полученных данных нужно провести проверку закона обратных квадратов. Для этого нужно подсчитать отношение двух последующих средних освещенностей (Е 10 /Е 20 , Е 20 /Е 30 и т.д.) сравнить их с обратными отношениями квадратов расстояний (/;

/…)

Подученные отношения должны быть достаточно близкими, т.е.

Е 10 /Е 20/и т.д.

Затем подсчитывается абсолютная ошибка отклонения результатов от идеального закона

2) Зависимость освещенности от угла падения лучей.

Для проведения этого опыта используется прибор ПЗФ. Лампа накаливания включается в цепь выпрямителя и устанавливается на расстоянии 10 см от фотоэлемента (это делается для того, чтобы максимальное показание микроамперметра при установке угла фотоэлемента на нуле было как можно больше). Снимается отсчет по шкале гальванометра n и записывается в таблицу 3.

Не меняя напряжения на лампе и не перемещая источник света и линзу, повернуть фотоэлемент на 30°; 45° и 60° и, сняв отсчеты на гальванометре, также занести их в таблицу 3.

Зная силу света лампочки накаливания, подсчитать для каждого случая освещенность фотоэлемента по формуле (5).

Сравнить теоретические и экспериментальные значения освещенности.

Таблица 3.

Подученные результаты свидетельствуют о том, что освещенность зависит от угла падения лучей на освещаемую поверхность.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что представляет собой видимый свет?

2. Какой источник считает точечным?

3. Каким свойством должен обладать предмет, чтобы быть невидимым?

4. Каковы свойства глаза как приемника световой энергии? Какие еще приемники вам известны?

5. Как зависит чувствительность глаза к свету от частоты света?

6. Чем определяется цвет того или иного предмета (прозрачного, непрозрачного)?

7. Сравнить достоинства и недостатки объективных и субъективных методов фотометрических измерений.

8. 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 на широте?

9. Вывести закон обратных квадратов.

10. Какие допущения делаются при выводе этого закона? Как они реализуются на опыте? Чем объясняется большая погрешность при проверке закона обратных квадратов?

11. Записать основной закон освещенности.

12. Что называется фотоэффектом? Основные виды фотоэффекта.

13. Каково устройство селенового фотоэлемента.

14. 3ная, что механический эквивалент света в узком спектральном интервале, соответствующим максимуму чувствительности глаза (=555нм), равен 1,6*10 -3 Вт/лм, оценить мощность светового потока в 1 лм в спектральном интервале такой же величины, соответствующим длинам волны =500нм, =650нм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1980.- 752с.

2. Лабораторный практикум по общей и экспериментальной физике./ Под редакцией Гершензона Е.М. и Мансурова А.Н. - М.: Академия, 2004.- 461с.

3. Корсунский Н.Н. Оптика. Строение атома. Атомное ядро. М.: Наука, 1982.- 528с.

4. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика, атомная и ядерная физика, М.: Просвещение, 1974.- 608с.

Лабораторная работа №5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ СВЕТА ЛАМПОЧКИ НАКАЛИВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЕ ЕЕ СВЕТОВОГО ПОЛЯ

Цель работы: определение силы света лампы накаливания в направлении перпендикуляра к плоскости нити накала и исследование распределения ее силы света в плоскости, перпендикулярной оси лампы с помощью фотометра Ричи.

Приборы и принадлежности: фотометр Ричи, эталонная лампочка накаливания мощностью 40 - 60 Вт, рассчитанная на напряжение 220 В, исследуемая лампочка накаливания, вертикальный поворотный патрон для исследуемой лампочки с указателем, горизонтальная шкала к патрону с делениями в градусах, масштабная линейка, оптическая скамья.

Теоретическая часть работы

Одним из наиболее важных свойств света является его способность действовать на глаз, вызывая в нем зрительные ощущения, благодаря чему человек получает максимальную по сравнению с другими органами чувств информацию о внешнем мире. Человеческий глаз обладает способностью воспринимать излучение в области спектра от 380 до 760 нм. В то же время физический прибор способен регистрировать электромагнитное излучение и на других длинах волн, а в видимой части спектра его спектральная чувствительность может отличаться от чувствительности человеческого глаза. Поэтому, для оценки светового излучения используют две группы величин: энергетические (воспринимающий элемент - физический прибор) и фотометрические (воспринимающий элемент - глаз человека).

Основная фотометрическая величина - сила света I. Ее единицей измерения является 1 кандела (candel - свеча). Она определяется с помощью светового эталона подобно эталонам времени, длины и т.д. Кандела есть сила света, излучаемого абсолютно черным телом с поверхности площадью 1/60 см 2 в направлении перпендикуляра к ней при температуре затвердевания чистой платины при давлении 101325 Па (2046,6 К). Все остальные фотометрические величины - производные. Они определяются через основную величину - силу света и геометрические характеристики. Таковыми являются прежде всего световой поток Ф и освещенность поверхности E.

Сила света источника может зависеть от направления излучения. Поэтому, в общем случае световой поток определяется как

(1)

где d -малый телесный угол вдоль выбранного направления, в пределах которого сила света может считаться неизменной. Если источник света изотропен в пределах конечного телесного угла , то

В частности, для всего пространства  = 4 страд. Единицей измерения светового потока является 1 люмен (лм), 1лм = 1кд*страд.

Освещенность поверхности

(3)

есть физическая величина, численно равная световому потоку, приходящемуся на единицу площади освещаемой поверхности. Если световой поток распределен по площади равномерно, то

(4)

Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк), 1 лк=1лм/1м 2 .

Для точечного источника света из формул (1) и (3) следует более простая формула

(5)

где I - сила света источника в выбранном направлении,  - угол падения световых лучей на освещаемую площадку, r - расстояние от источника до площадки.

Для измерения световых величин применяют специальные оптические приборы, называемые фотометрами. Фотометры делятся на два класса - субъективные или визуальные, где приемником излучения является глаз человека, и объективные, где приемником излучения служит фотоэлемент - прибор, чувствительный к свету. В настоящей работе используется субъективный фотометр Ричи. Идея метода заключается в следующем. Рассмотрим экран c двумя отражающими матовыми поверхностями. На расстоянии r 1 от экрана находится эталонный источник света с известной силой света I 1 , а на расстоянии r 2 - источник, силу света которого I 2 необходимо определить. Эти источники создают освещенности сторон экрана соответственно

(6)

В установке обычно выполняется условие равенства углов падения лучей от первого и второго источников (). Перемещая один из источников (или оба) можно добиться равенства освещенностей поверхностей экрана, что воспринимается визуально. Из условия

и формулы (6) получим

(7)

Таким образом, измеряя расстояния r 1 и r 2 и зная величину I 1 можно найти силу света I 2 исследуемого источника.

Описание экспериментальной установки

В настоящей работе используется фотометр Ричи (рис.1), который состоит из следующих основных частей: равнобедренной прямоугольной призмы (1), у которой грани, прилегающие к прямому углу, окрашены белой матовой краской, прямоугольной оправы (2), открытой с двух сторон, в которую вставляется призма, матового полупрозрачного экрана (3), который делится ребром прямого угла призмы на равные части, раструба (4), служащего защитой от попадания постороннего света на матовый экран. Раструб жестко соединен с оправой призмы.

При работе фотометра на белые грани призмы попадает свет от источников S 1 и S 2 . Перемещением одного или обоих источников добиваются одинаковой освещенности граней слева и справа. Это будет в том случае, когда рассматриваемые через полупрозрачный экран обе грани окажутся слившимися в одну - граница между ними исчезает. Ход лучей в фотометре представлен на рис.1

Выполнение работы

1. Определение силы света источника.

В работе используется фотометр Ричи. Против боковых граней призмы фотометра устанавливаются две электрических лампы на возможно большем расстоянии так, чтобы можно было считать, что лучи падают нормально к поверхности фотометра. Затем перемещают исследуемый или эталонный источник до тех пор, пока освещенность граней не станет одинаковой. После этого определяют расстояние от эталонной лампы до фотометра - r 1 , и от исследуемой лампы до фотометра - r 2 (в середине внешней части фотометра находится указатель, при помощи которого определяется положение фотометра на оптической скамье). Опыт нужно проделать не менее 8-10 раз, каждый раз изменяя расстояние между эталонной и исследуемой лампами путем перемещения одной из этих ламп. По формуле (8) вычислить силу света исследуемой лампы I 2 при заданной силе света эталонной лампы I 1 (I 1 = 15 Кд) Результаты измерений занести в таблицу №1.

Таблица 1
	Расстояние от эталонной лампы до фотометра, r 1 (cм)	Расстояние от исследуемой лампы до фотометра, r 2 (cм)	Сила света исследуемой лампы, I 2 (Кд)	Сила света исследуемой лампы, усредненная по числу измерений, I ср (Кд)	Относительная ошибка для каждого измерения,  (%)	Относительная ошибка, усредненная по числу измерений,  ср (%)

2. Изучение распределения силы света вокруг лампы накаливания.

1. Указатель исследуемой лампы устанавливают на нулевое деление отсчета (0 0). Исследуемую лампу устанавливают на некотором расстоянии r 2 от фотометра (30-60 см). Измеряют расстояние от исследуемой лампы до фотометра r 2 , которое в дальнейших измерениях не меняется, т.е. остается постоянным.

2. Эталонную лампу устанавливают от фотометра на расстоянии r 1 , при котором освещенности правой и левой сторон экрана визуально одинаковы. Измеряют r 1 и вычисляют по формуле (8) силу света исследуемой лампы для заданного положения указателя угла.

3. Вращая исследуемую лампу вокруг вертикальной оси от 0 0 до 360 0 (каждый раз на 30 0) выполняют действия перечисленные в пункте (2). Результаты измерений занести в таблицу №2.

Таблица №2.

Построить кривую распределения силы света в полярных координатах. Для этого начертить радиусы-векторы под углами 0 0 ..30 0 ..... 360 0 , причем длина каждого радиуса-вектора должна быть прямо пропорциональной силе света исследуемой лампы накаливания для данного угла поворота.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определения световому потоку, освещенности и силе света.

2. Точечный источник имеет силу света 10 Кд. Какой полный световой поток создает этот источник?

3. Почему у электрических ламп накаливания большой мощности стеклянные колбы имеют большой размер?

4. Источник света называется ламбертовским, если его яркость не завит от направления. Приведите примеры ламбертовских источников.

5. Чем обусловлена зависимость силы света лампы накаливания от угла ее поворота?

6. На какие классы делятся фотометры?

ЛИТЕРАТУРА

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Оптика. М.: Наука, 1985, - 752с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1988. - 496 c.

3. Фейнман Р, Лейтон. Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. Т.3-4. Излучение. Волны. Кванты. М.: Мир, 1977. - 496 с.

4. Крауфорд Ф. Берклеевский курс физики. Волны. М.: Наука, 1984.- 512с.

>>Освещенность

• Вспомните свои ощущения, когда вы входили в темное помещение. Становится как-то не по себе, ведь ничего не видно вокруг... Ho сто­ит включить фонарик - и близко расположенные предметы ста­новятся хорошо заметными. Te же, что находятся где-то дальше, можно едва различить по контурам. В таких случаях говорят, что предметы по-разному освещены. Выясним, что такое освещенность и от чего она зависит.

1. Определяем освещенность

От любого источника света распространяется световой поток. Чем больший световой поток упадет на поверхность того или иного тела, тем лучше его видно.

• Физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на еди­ницу освещенной поверхности, называется освещенностью.

Освещенность обозначается символом E и определяется по формуле:

где Ф - световой поток; S - площадь поверхности, на которую падает све­товой поток.

В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк) (от латин. Iux - свет).

Один люкс - это освещенность такой поверхности, на один квадрат­ный метр которой падает световой поток, равный одному люмену:

Приводим некоторые значения поверхности (вблизи земли).

Освещенность Е:

Солнечными лучами в полдень (на средних широтах) - 100 000 лк;
солнечными лучами на открытом месте в пасмурный день - 1000 лк;
солнечными лучами в светлой комнате (вблизи окна) - 100 лк;
на улице при искусственном освещении - до 4 лк;
от полной луны - 0,2 лк;
от звездного неба в безлунную ночь - 0,0003 лк.

2. Выясняем, от чего зависит освещенность

Наверное, все вы видели шпионские фильмы. Представьте: какой-нибудь герой при свете слабого карманного фонарика вниматель­но просматривает документы в поисках необходимых «секретных данных». Вообще, чтобы читать, не напрягая глаз, нужна освещенность не меньше 30 лк (рис. 3.9), а это немало. И как наш герой добивается такой освещенности?

Во-первых, он подносит фонарик как мож­но ближе к документу, который просматривает. Значит, освещенность зависит от расстояния от до освещаемого предмета.

Во-вторых, он располагает фонарик пер­пендикулярно к поверхности документа, а это значит, что освещенность зависит от угла, под которым свет падает на поверхность.

Рис. 3.10. В случае увеличения расстояния до источника света площадь освещенной поверхности увеличивается

И в конце концов, для лучшего освещения он просто может взять более мощный фонарик, так как очевидно, что с увеличением силы света источника увеличивается освещенность.

Выясним, как изменяется освещенность в случае увеличения расстояния от точечного источника света до освещаемой поверхности. Пусть, например, световой поток от точечного источника падает на экран, расположенный на определенном расстоянии от источника. Если увеличить расстояние вдвое, можно заметить, что один и тот же световой поток будет освещать в 4 раза Ф большую площадь. Поскольку , то освещенность в этом случае уменьшится в 4 раза. Если увеличить расстояние в 3 раза, освещенность уменьшится в 9 - З 2 раз. Т. е. освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до поверхности (рис. 3 10).

Если пучок света падает перпендикулярно к поверхности, то световой поток распределяется на минимальной площади. В случае увеличения угла падения света увеличивается площадь, на которую падает световой поток, поэтому ос­вещенность уменьшается (рис. 3.11). Мы уже говорили, что в случае увеличе­ния силы света источника освещенность увеличивается. Экспериментально ус­тановлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.

(Освещенность уменьшается, если в воздухе есть частички пыли, тума­на, дыма, так как они отражают и рассеивают определенную часть световой энергии .)

Если поверхность расположена перпендикулярно к направлению распро­странения света от точечного источника и свет распространяется в чистом воздухе, то освещенность можно определить по формуле:

где I - сила света источника, R - расстояние от источника света до поверх­ности.

Рис. 3.11 В случае увеличения угла падения параллельных лучей на поверхность (а 1 < а 2 < а 3) освещенность этой поверхности уменьшается, поскольку падающий световой поток распределя­ется по все большей площади поверхности

3. Учимся решать задачи

Стол освещен лампой, расположенной на высоте 1,2 м прямо над сто­лом. Определите освещенность стола непосредственно под лампой, если пол­ный световой поток лампы составляет 750 лм. Лампу считайте точечным источником света.

• Подводим итоги

Физическая величина, численно равная световому потоку Ф, пада­ющему на единицу освещаемой поверхности S, называется освещенностью .В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк).

Освещенность поверхности E зависит: а) от расстояния R до освещаемой поверхности б) от угла, под которым свет падает на поверхность (чем меньше угол падения, тем больше освещенность); в) от силы света I источника (E - I) ; г) прозрачности среды, в которой распространяется свет, проходя от источника до поверхности.

• Контрольные вопросы

1. Что называют освещенностью? В каких единицах она измеряется?
2. Можно ли читать, не напрягая глаз, в светлой комнате? на улице при искусственном освещении? при полной луне?

3. Как можно уве­личить освещенность определенной поверхности?

4. Расстояние от точечного источника света до поверхности увеличили в 2 раза. Как при этом изменилась освещенность поверхности?

5. Зависит ли ос­вещенность поверхности от силы света источника, который освещает эту поверхность? Если зависит, то как?

• Упражнения

1. Почему освещенность горизонтальных поверхностей в полдень больше, чем утром и вечером?

2. Известно, что освещенность от нескольких источников равняется сумме освещенностей от каждого из этих источников отдельно. Приведите примеры применения этого правила на практике.

3. После изучения темы «Освещенность» семиклассники решили уве­личить освещенность своего рабочего места:

Петя заменил лампочку в своей настольной лампе на лампочку большей мощности;
- Наташа поставила еще одну настольную лампу;
- Антон поднял люстру, которая висела над его столом, выше;
- Юрий расположил настольную лампу таким образом, что свет начал падать практически перпендикулярно к столу.

Какие из учеников поступили правильно? Обоснуйте ответ.

4. В ясный полдень освещенность поверхности Земли прямыми сол­нечными лучами составляет 100 000 лк. Определите световой по­ток, падающий на участок площадью 100 см 2 .

5. Определите освещенность от электрической лампочки мощностью 60 Вт, расположенной на расстоянии 2 м. Довольно ли этой осве­щенности для чтения книги?

6. Две лампочки, поставленные рядом, освещают экран. Расстояние от лампочек до экрана I м. Одну лампочку выключили. На сколько нужно приблизить экран, чтобы его освещенность не изменилась?

• Экспериментальное задание

Для измерения силы света используют приборы, которые называются фото метрами. Изготовьте простейший аналог фотометра. Для этого возьмите белый лист (экран) и поставьте на нем жирное пятно (например, маслом). Закре­пите лист вертикально и осветите его с двух сторон разными источниками све­та (S 1 , S 2) (см. рисунок). (Свет от источников должен падать перпендикулярно к поверхности листа.) Медленно передвигая один из источников, сделайте так, чтобы пятно стало практически невидимым. Это произойдет, когда освещен­ность пятна с одной и другой стороны будет одинаковой. Т. е. E 1 = E 2 .

Поскольку . Измерьте расстояние от первого источника до экрана (R 1) и расстояние от второго источника до экрана (R 2).

Сравните, во сколько раз сила света первого источника отличается от силы света второго источника: .

• Физика и техника в Украина

Научно-производственный комплекс «Фотоприбор» (г. Черкассы) Сфера деятельности предприятия - разработка и производство приборов точной механики, оптоэлектроники и оптомеханики разно­образного назначения, медицинской и криминалистической техники , бытовых товаров, офисных часов представительного класса. HBK «Фо­топрибор» разрабатывает и выпускает перископические прицелы для разнообразных артиллерийских установок, гирокомпасы, гироскопы, оптико-электронную аппаратуру для вертолетов, бронетехники, а так­же широкий спектр оптического оборудование и приборов различного назначения.

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. - X.: Издательство «Ранок», 2007. - 192 с.: ил.

Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендации