§ 78. Световые измерения и измерительные приборы

206

Гл. VIII. Фотометрия и светотехника

Т а б л и ц а 3. Яркость некоторых освещенных поверхностей (в кд/м

2

)

Яркость экрана в кинотеатре

от 5 до 20

»

листа белой бумаги при освещенности, от 10 до 15

достаточной для письма (30–50 лк)

»

снега под прямыми лучами Солнца

3000

»

поверхности Луны

2500

Визуальные методы основаны на свойстве глаза очень хо-

рошо устанавливать р а в е н с т в о я р к о с т е й двух смежных

поверхностей. В то же время с помощью глаза очень трудно оце-

нить, во сколько раз яркость одной поверхности больше яркости

второй. Поэтому во всех визуальных фотометрах роль глаза сво-

дится к у с т а н о в л е н и ю р а в е н с т в а я р к о с т е й двух

смежных площадок, освещаемых сравниваемыми источниками.

Так как сравниваемые поверхности делаются диффузно от-

ражающими, то равенство их яркостей соответствует, согласно

сказанному в предыдущем параграфе, равенству освещенностей.

Освещенность площадки, на которую падает свет от более силь-

ного источника, ослабляется тем или иным способом в известное

число раз. Установив равенство освещенностей обеих площадок

и зная, во сколько раз ослаблен свет одного из источников, мы

можем количественно сравнить силы света обоих источников.

Таким образом, во всяком фотометре должны быть два смежных

световых поля, одно из которых освещено только одним источ-

ником, второе — только другим. Вид сравниваемых полей может

Рис. 164. Вид сравниваемых по-

лей в фотометре

быть

различен.

В

большин-

стве случаев они имеют фор-

му двух смежных полукругов

(рис. 164, а) или двух концен-

трических кругов (рис. 164, б).

Оба сравниваемых поля долж-

ны освещаться каждое своим ис-

точником под одним и тем же

углом; глаз наблюдателя также

должен рассматривать оба поля

под одинаковыми углами зрения.

На рис. 165 показано устройство одного из простейших фо-

тометров. Свет от сравниваемых источников S

1

и S

2

падает

на белые грани призмы ABC, помещенной внутри зачерненной

трубки. Глаз наблюдателя рассматривает призму по направле-

нию CO.

Гл. VIII. Фотометрия и светотехника

207

Простой фотометр был предложен немецким физиком и химиком

Робертом Бунзеном (1811–1899). В этом фотометре световое поле

представляет собой экран из белой бумаги, в середине которого неболь-

шая часть поверхности промаслена и благодаря этому п р о с в е ч и-

в а е т. Масляное пятно должно иметь резкие края. Два источника

света помещаются по обе стороны от экрана и путем ослабления одного

из них добиваются, чтобы масляное пятно и остальная часть экрана

сделались одинаково яркими. На этом принципе «просвечивающего

участка» построены многие более совершенные фотометры.

Для того чтобы получить одинаковую освещенность обеих пло-

щадок фотометра, наиболее простым средством является изменение

расстояний сравниваемых источников от фотометра при условии при-

менимости закона обратных квадратов (см. § 71). Как мы знаем, осве-

щенность площадки пропорциональна силе света источника и обратно

пропорциональна квадрату его расстояния от площадки. Если освещен-

ности обеих площадок фотометра одинаковы, то

I

1

R

2

1

=

I

2

R

2

2

,

где

I

1

и

I

2

— силы света, а

R

1

,

R

2

— расстояния от источников до

фотометра. Измерив

R

1

и

R

2

, мы можем сказать, во сколько раз сила

света одного источника больше или меньше силы света другого. Этот

способ имеет тот недостаток, что варьировать расстояния

R

1

и

R

2

практически можно лишь в не очень широких пределах.

Рис. 165. Устройство про-

стейшего фотометра

Рис. 166. Устройство для ослабле-

ния светового потока, обеспечива-

ющее прохождение лучей без от-

клонения

Другой способ ослабления светового потока от одного из источ-

ников состоит в том, что на пути его вводится поглощающее тело,

представляющее собой два скользящих друг относительно друга клина,

сделанных из материала, поглощающего свет (рис. 166). Передвигая

их, мы изменяем толщину поглощающего слоя и тем самым изменяем

степень поглощения светового потока. Предварительно производится

208

Гл. VIII. Фотометрия и светотехника

градуирование ослабителя: устанавливается, насколько меняется по-

глощение при смещении клина на определенное расстояние.

Существуют фотометры, приспособленные для непосред-

ственного измерения освещенности; такие фотометры называют-

ся люксметрами.

В фотометрах воспринимающим свет устройством является

фотоэлемент. Под действием света фотоэлемент дает электри-

ческий ток тем больший, чем больше освещенность фотоэле-

мента, конечно, при условии, что вся поверхность фотоэлемента

равномерно освещена. Таким образом, измерение освещенности

с помощью объективного фото-

метра сводится к измерению то-

ка, протекающего через гальва-

нометр, соединенный с фотоэле-

ментом (подробнее см. § 181).

На

рис.

167

представлен

схематически

люксметр. О н

состоит

из

фотоэлемента

1,

соединенного с помощью шну-

ра с гальванометром 2. Шка-

ла гальванометра градуирована

непосредственно в люксах. Для

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

Рис. 167. Люксметр: 1 — фо-

тоэлемент, 2 — гальванометр

со

шкалой,

градуированной

в люксах

Рис. 168. Экспонометр: 1 — фото-

элемент, 2 — гальванометр, 3 —

шкала времени экспозиции, 4 —

шкала чувствительности фотома-

териалов, 5 — указатель, 6 —

шкала диаметра диафрагмы

измерения освещенности с помощью этого прибора достаточно

положить фотоэлемент на поверхность, освещенность которой

хотят определить, и сделать отсчет по шкале. Фотоэлектриче-

ские люксметры очень удобны в работе и позволяют быстро и без

утомления проводить измерения.

Гл. VIII. Фотометрия и светотехника

209

Нередко фотоэлемент и гальванометр заключают в общий

футляр. Подобные люксметры применяются фотолюбителями для

определения освещенности фотографируемого объекта и, сле-

довательно, для правильного выбора времени экспозиции; их

называют поэтому экспонометрами (рис. 168). Шкала гальвано-

метра экспонометра, проградуированная в продолжительностях

экспозиции, нанесена на полуокружности вращающегося коль-

ца 3. На секторе 4, вращающемся вместе с кольцом 3, нане-

сены деления, соответствующие чувствительности применяемых

фотоматериалов. Указатель 5 устанавливается на деление непо-

движной шкалы 6, соответствующее диаметру применяемой при

съемке диафрагмы; затем кольцо 3 вращается до совпадения

с указателем 5 нужного деления на секторе 6. Тогда стрелка

гальванометра указывает экспозицию, нужную для съемки с вы-

бранной диафрагмой при данных фотоматериалах.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: