EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 11. Měření světelných veličin

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 11. Měření světelných veličin"

Tomáš Říha
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 FSI UT v Brně, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 11. Měření světelných veličin OSNOA 11. KAPITOLY Úvod do měření světelných veličin Základní fotometrické veličiny Přístroje pro měření fotometrických veličin Optická laboratoř na OTTP EÚ FSI UT v Brně

ÚOD DO MĚŘENÍ SĚTELNÝCH ELIČIN SĚTLO JE ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ má vlnový a korpuskulární charakter, = 3,5.10-7 až 7,5.10-7 m.

2 ÚOD DO MĚŘENÍ SĚTELNÝCH ELIČIN SĚTLO JE ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ má vlnový a korpuskulární charakter, = 3, až 7, m. ýznam měření světelných veličin: Měření světelných veličin je důležité pro stanovení optimálních světelných podmínek k práci či odpočinku, aby nedocházelo k pracovním úrazům, k poškozování zraku v důsledku nedostatku světla, k poškozování zraku výkonnými světelnými zdroji (jako jsou např. slunce, elektrické oblouky, lasery, plameny, roztavené kovy). zhledem k těmto skutečnostem je přednáška zaměřena zejména na měření fotometrických veličin. 2

3 ZÁKLADNÍ FOTOMETRICKÉ ELIČINY - 1 SÍTIOST ZDROJE I [cd] je základní fotometrickou veličinou. Jednotka kandela [cd] je svítivost povrchu absolutně černého tělesa v kolmém směru k povrchu, jehož velikost je 1/ m 2, a to při teplotě tuhnutí platiny 2042 K a při tlaku Pa. I [lm] [sr -1 ] d d [cd] je světelný tok (jednotka = lumen) je prostorový úhel Pozn.: Svíčka = 1 cd, stowattová žárovka = 100 cd, slunce = 1028 cd SĚTELNÝ TOK [lm] z bodového zdroje do prostorového úhlu I d [lm] Pozn.: Svíčka = 10 lm, 100 W žárovka = 1300 lm, kompaktní 15 W zářivka = 900 lm. Také se používá měrný výkon [lm.w -1 ]. 3

4 ZÁKLADNÍ FOTOMETRICKÉ ELIČINY - 2 SPEKTRÁLNÍ HUSTOTA SĚTELNÉHO TOKU [lm.m -1 ] světelného zdroje závislá na [m] d [lm.m-1] d JAS ZDROJE L [cd.m -2 ] je podíl svítivosti di [cd] elementu plochy zdroje ds [m 2 ] v daném směru a [rad] a průmětu daného elementu plochy (ds.cosa ) do roviny kolmé k tomuto směru L di d ds cosa d ds cosa 2 Jas závisí na směru pozorování, u Lambertových zdrojů nikoli. OSĚTLENÍ ČI INTENZITA OSĚTLENÍ E [lx] Jednotkou je lux, měří se pomocí luxmetru d E [lm.m -2 ] Testo 540 ds d [lm] je elementární světelný tok ds [m 2 ] je elementární plocha Pozn.: Zatažená obloha = lx, slunce v létě = lx a více. 4

PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ FOTOMETRICKÝCH ELIČIN - 1 ŽDY SE MĚŘÍ OSĚTLENÍ E [lx] = INTENZITA OSĚTLENÍ OSTATNÍ ELIČINY JE NUTNÉ YPOČÍTAT Osvětlení měříme pomocí LUXMETRŮ Součásti měřicích přístrojů:

5 PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ FOTOMETRICKÝCH ELIČIN - 1 ŽDY SE MĚŘÍ OSĚTLENÍ E [lx] = INTENZITA OSĚTLENÍ OSTATNÍ ELIČINY JE NUTNÉ YPOČÍTAT Osvětlení měříme pomocí LUXMETRŮ Součásti měřicích přístrojů: Detektory selektivní - citlivost je funkcí (fotonky, fotonásobiče, fotodiody, fotoodpory, fototranzistory, fotografické desky, lidské oko) Detektory neselektivní - citlivost není funkcí (termočlánky, bolometry, apod.) Světelné etalony (fotometrické žárovky) Jen u některých přístrojů. Zařízení pro porovnání osvětlení či dosažení stejného osvětlení. Jen u některých přístrojů. LUXMETR TESTO 545 5

6 PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ FOTOMETRICKÝCH ELIČIN - 2 MĚŘENÍ SÍTIOSTI ZDROJE I [cd] Měří se osvětlení E [lx], svítivost I [cd] se počítá. I dφ dω E ds dω Subjektivní fotometry Porovnávají osvětlení E [lx] referenční destičky světelným etalonem s osvětlením E [lx] jiné destičky měřeným zdrojem. Destičky bývají sádrové, mléčné sklo Osvětlení etalonem lze měnit regulací příkonu, zacloněním etalonu, klínovým filtrem, či změnou vzdálenosti etalonu od destičky. Příklady subjektivních fotometrů: Lummerův - Brodhunův fotometr (s fotometrickou kostkou), Weberův fotometr (s fotometrickou kostkou)... Fotometrická kostka I a II světelné svazky 6

7 PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ FOTOMETRICKÝCH ELIČIN - 3 Objektivní fotometry Přímé měření osvětlení definované plochy pomocí fotočlánků po kalibraci. MĚŘENÍ SĚTELNÉHO TOKU ZDROJE [lm] Měří se osvětlení E [lx], svítivost I [cd] se počítá. 1. metoda: Měřené svítivosti I [cd] násobíme I d příslušným prostorovým úhlem d [sr -1 ] a sečteme 2. metoda: Měřený zdroj Z se vloží do Ulbrichtova kulového fotometru s matným bílým vnitřním povrchem. Mnohonásobnými odrazy je osvětlení uvnitř koule rovnoměrné a úměrné světelnému toku zdroje. Měří se intenzita osvětlení okénka O, odcloněného stínítkem S, a to subjektivně, nebo objektivně (připojením luxmetru). Metoda je efektivnější než 1. metoda. Ulbrichtův fotometr 7

8 PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ FOTOMETRICKÝCH ELIČIN - 3 MĚŘENÍ JASU ZDROJE L [cd.m -2 ] Jas je svítivost zdroje I [cd] vztažená na kolmou jednotkovou plochu S [m 2 ]. Svítivost I [cd] se určuje pomocí metod Měření svítivosti, viz subjektivní a objektivní fotometry, kde vycházíme z naměřených hodnot osvětlení E [lx]. MĚŘENÍ (INTENZITY) OSĚTLENÍ E [lx] Patří k nejčastějším měřením v technice prostředí Je základem měření všech uvedených fotometrických veličin Provádí se PŘÍMO luxmetry L I di dscosα dφ E ds dω dω Lux-Meter 0500 firmy Testoterm Rozsahy: Lx, Lx, Lx. Senzor s Si diodou. 8

Podobné dokumenty

Charakteristiky optického záření

Fyzika III - Optika Charakteristiky optického záření / 1 Charakteristiky optického záření 1. Spektrální charakteristika vychází se z rovinné harmonické vlny jako elementu elektromagnetického pole : primární