光照度測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、了解光照度基本知識(shí)；

2、了解光照度測(cè)量基本原理；

3、學(xué)會(huì)光照度的測(cè)量方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)光照度進(jìn)行測(cè)量，觀察現(xiàn)象。

三、預(yù)備知識(shí)

1、光照度基本知識(shí)  

光照度是光度計(jì)量的主要參數(shù)之一，而光度計(jì)量是光學(xué)計(jì)量較基本的部分。光度量是限于人眼能夠見(jiàn)到的一部分輻射量，是通過(guò)人眼的視覺(jué)效果去衡量的，人眼的視覺(jué)效果對(duì)各種波長(zhǎng)是不同的，通常用V（λ）表示，定義為人眼視覺(jué)函數(shù)或光譜光視效率。因此，光照度不是一個(gè)純粹的物理量，而是一個(gè)與人眼視覺(jué)有關(guān)的生理、心理物理量。

光照度是單位面積上接收的光通量，因而可以導(dǎo)出：由一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度I的點(diǎn)光源，在相距L處的平面上產(chǎn)生的光照度與這個(gè)光源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與距離的平方成反比，即：

式中：E——光照度，單位為L(zhǎng)x；

      I——光源發(fā)光強(qiáng)度，單位為cd；

      L——距離，單位為m。

2、光照度計(jì)的結(jié)構(gòu)

光照度計(jì)是用來(lái)測(cè)量照度的儀器，它的結(jié)構(gòu)原理如圖1.1。

圖  1.1

圖中D為光探測(cè)器，圖1.2為典型的硅光探測(cè)器的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線；C為余弦校正器，在光照度測(cè)量中，被測(cè)面上的光不可能都來(lái)自垂直方向，因此照度計(jì)必須進(jìn)行余弦修正，使光探測(cè)器不同角度上的光度響應(yīng)滿足余弦關(guān)系。余弦校正器使用的是一種漫透射材料，當(dāng)入射光不論以什么角度射在漫透射材料上時(shí)，光探測(cè)器接收到的始終是漫射光。余弦校正器的透光性要好；F為V（λ）校正器，在光照度測(cè)量中，除了希望光探測(cè)器有較高的靈敏度、較低的噪聲、較寬的線性范圍和較快的響應(yīng)時(shí)間等外，還要求相對(duì)光譜響應(yīng)符合視覺(jué)函數(shù)V（λ），而通常光探測(cè)器的光譜響應(yīng)度與之相差甚遠(yuǎn)，因此需要進(jìn)行V（λ）匹配。匹配基本上都是通過(guò)給光探測(cè)器加適當(dāng)?shù)臑V光片（V（λ）濾光片）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，滿足條件的濾光片往往需要不同型號(hào)和厚度的幾片顏色玻璃組合來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配。當(dāng)D接收到通過(guò)C和F的光輻射時(shí)，所產(chǎn)生的光電信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)I/V變換，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器A放大，最后在顯示器上顯示出相應(yīng)的信號(hào)定標(biāo)后就是照度值。

3、照度測(cè)量的誤差因素

1）照度計(jì)相對(duì)光譜響應(yīng)度與V（λ）的偏離引起的誤差。

2）接收器線性：也就是說(shuō)接收器的響應(yīng)度在整個(gè)指定輸出范圍內(nèi)為常數(shù)。

3）疲勞特性：疲勞是照度計(jì)在恒定的工作條件下，由投射照度引起的響應(yīng)度可逆的暫時(shí)的變化。

4）照度計(jì)的方向性響應(yīng)。

5）由于量程改變產(chǎn)生的誤差：這個(gè)誤差是照度計(jì)的開(kāi)關(guān)從一個(gè)量程變到鄰近量程所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

6）溫度依賴性：溫度依賴性是用環(huán)境溫度對(duì)照度頭絕對(duì)響應(yīng)度和相對(duì)光譜響應(yīng)度的影響來(lái)表征。

7）偏振依賴性：照度計(jì)的輸出信號(hào)還依賴于光源的偏振狀態(tài)。

8）照度頭接收面受非均勻照明的影響。

四、實(shí)驗(yàn)儀器

光電探測(cè)原理實(shí)驗(yàn)箱                                                      一臺(tái)

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、打開(kāi)電源之前，將“光照度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針調(diào)至最小值，照度計(jì)檔位調(diào)到20Lx檔。

2、若照度計(jì)表頭顯示為“1＿”時(shí)說(shuō)明超過(guò)量程，應(yīng)該增大量程。

六、實(shí)驗(yàn)步驟

1、插上三相電源線，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。

2、順時(shí)針緩慢調(diào)節(jié)“光照度調(diào)節(jié)”旋鈕，增大光照度，觀察照度值的變化。當(dāng)表頭顯示為“1＿”時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)超過(guò)量程，此時(shí)應(yīng)更換量程為200Lx檔。

3、繼續(xù)緩慢增大光照度，觀察照度值的變化。當(dāng)表頭顯示為“1＿”時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)超過(guò)量程，此時(shí)應(yīng)更換量程為2000Lx檔。

4、繼續(xù)緩慢增大光照度，觀察照度值的變化，注意觀察在相鄰量程轉(zhuǎn)換時(shí)候的數(shù)值變化。

5、將“光照度調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)至最小值位置，照度計(jì)檔位調(diào)到20Lx檔，關(guān)閉電源。

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不用填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)過(guò)程原始記錄。

2、寫(xiě)出完成本次實(shí)驗(yàn)后的心得體會(huì)以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見(jiàn)。

八、思考題

光照度不變，在量程轉(zhuǎn)換的時(shí)候照度值讀數(shù)有什么不同？試分析一下原因。