光照度測試

一、實驗目的

1、了解光照度基本知識；

2、了解光照度測量基本原理；

3、學會光照度的測量方法。

二、實驗內容

對光照度進行測量，觀察現象。

三、預備知識

1、光照度基本知識  

光照度是光度計量的主要參數之一，而光度計量是光學計量較基本的部分。光度量是限于人眼能夠見到的一部分輻射量，是通過人眼的視覺效果去衡量的，人眼的視覺效果對各種波長是不同的，通常用V（λ）表示，定義為人眼視覺函數或光譜光視效率。因此，光照度不是一個純粹的物理量，而是一個與人眼視覺有關的生理、心理物理量。

光照度是單位面積上接收的光通量，因而可以導出：由一個發(fā)光強度I的點光源，在相距L處的平面上產生的光照度與這個光源的發(fā)光強度成正比，與距離的平方成反比，即：

式中：E——光照度，單位為Lx；

      I——光源發(fā)光強度，單位為cd；

      L——距離，單位為m。

2、光照度計的結構

光照度計是用來測量照度的儀器，它的結構原理如圖1.1。

圖  1.1

圖中D為光探測器，圖1.2為典型的硅光探測器的相對光譜響應曲線；C為余弦校正器，在光照度測量中，被測面上的光不可能都來自垂直方向，因此照度計必須進行余弦修正，使光探測器不同角度上的光度響應滿足余弦關系。余弦校正器使用的是一種漫透射材料，當入射光不論以什么角度射在漫透射材料上時，光探測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，在光照度測量中，除了希望光探測器有較高的靈敏度、較低的噪聲、較寬的線性范圍和較快的響應時間等外，還要求相對光譜響應符合視覺函數V（λ），而通常光探測器的光譜響應度與之相差甚遠，因此需要進行V（λ）匹配。匹配基本上都是通過給光探測器加適當的濾光片（V（λ）濾光片）來實現的，滿足條件的濾光片往往需要不同型號和厚度的幾片顏色玻璃組合來實現匹配。當D接收到通過C和F的光輻射時，所產生的光電信號，首先經過I/V變換，然后經過運算放大器A放大，最后在顯示器上顯示出相應的信號定標后就是照度值。

3、照度測量的誤差因素

1）照度計相對光譜響應度與V（λ）的偏離引起的誤差。

2）接收器線性：也就是說接收器的響應度在整個指定輸出范圍內為常數。

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

4）照度計的方向性響應。

5）由于量程改變產生的誤差：這個誤差是照度計的開關從一個量程變到鄰近量程所產生的系統誤差。

6）溫度依賴性：溫度依賴性是用環(huán)境溫度對照度頭絕對響應度和相對光譜響應度的影響來表征。

7）偏振依賴性：照度計的輸出信號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、實驗儀器

光電探測原理實驗箱                                                      一臺

五、實驗注意事項

1、打開電源之前，將“光照度調節(jié)”旋鈕逆時針調至最小值，照度計檔位調到20Lx檔。

2、若照度計表頭顯示為“1＿”時說明超過量程，應該增大量程。

六、實驗步驟

1、插上三相電源線，打開電源開關。

2、順時針緩慢調節(jié)“光照度調節(jié)”旋鈕，增大光照度，觀察照度值的變化。當表頭顯示為“1＿”時，說明已經超過量程，此時應更換量程為200Lx檔。

3、繼續(xù)緩慢增大光照度，觀察照度值的變化。當表頭顯示為“1＿”時，說明已經超過量程，此時應更換量程為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換時候的數值變化。

5、將“光照度調節(jié)”旋鈕調至最小值位置，照度計檔位調到20Lx檔，關閉電源。

七、實驗報告要求

1、觀察實驗現象，不用填寫實驗過程原始記錄。

2、寫出完成本次實驗后的心得體會以及對本次實驗的改進意見。

八、思考題

光照度不變，在量程轉換的時候照度值讀數有什么不同？試分析一下原因。