Закони освітленості. Фотометр

Світло, яке виходить з точкового джерела, по-різному освітлює предмети, розміщені на різних відстанях від джерела світла.

Нехай маємо джерело світла силою І, яке випромінює повний світловий потік Ф₀. Опишемо сферичну поверхню S₀ радіусом R навколо цього джерела, тоді освітленість поверхні

але оскільки при і враховуючи, що площа поверхні сфери , дістанемо

Це і є перший закон освітленості, який можна прочитати так: освітленість поверхні, перпендикулярної до світлового потоку, прямо пропорційна силі світла точкового джерела і обернено пропорційна квадрату відстані освітлюваної поверхні до джерела.

Рис.13.

Якщо поверхня не перпендикулярна до світлового потоку, то її освітленість залежить та­кож від кута падіння світлового променя. Кутом падіння називають кут між напрямом падаючого променя і перпендикуляром до межі поділу середовищ у точці падіння.

Нехай промені світла падають на поверхню під кутом α. Знайдемо освітленість Е поверхні S (рис. 13).

Освітленість Е₀ поверхні S₀, перпендикулярної до світлового по­току Ф, дорівнює Освітленість поверхні S дорівнює

Але, як видно з рисунка, або . Тоді

або

Це і є другий закон освітленості: освітленість поверхні прямо пропорційна косинусу кута падіння.

Об’єднуючи перший і другий закон, дістанемо узагальнений закон освітленості:

Освітленість поверхні, яку створює точкове джерело світла, прямо пропорційна силі світла джерела, косинусу кута падіння і обернено пропорційна квадрату відстані від поверхні до джерела.

 

Рис.14.

Дуже часто доводиться порівнювати силу світла різних джерел. Для цього використовують прилади, які називаються фотомерами. Є різні типи фотометрів. Дія найпростіших фотометрів ґрунтується на здатності нашого ока фіксувати однаковість освітленості двох сусідніх поверхонь. Будову одного з найпростіших фотометрів зображено на рис. 14 (а – вигляд спереду, б - вигляд зверху). Фотомер складається з тригранної призми (1), забарвленої в білий колір, матового скла (2) і темного екрана (3). Призму фотомера з обох боків освітлюють джерелами світла і сила світла яких відповідно дорівнює і . Світло, падаючи на грані призми і відбиваючись від них, освітлює праву і ліву половини матового скла. Переміщуючи джерела світла відносно фотомера, можна добитися однакової освітленості обох половин матового скла:

де і - відстані від джерела світла до матового скла фотомера:

або

Знаючи силу світла одного джерела, наприклад можна визначити силу світла невідомого джерела: