2. Методика измерений

Для измерения световых величин часто применяются методы, основанные на способности глаза с большой степенью точности устанавливать равенство освещенности двух смежных полей. Таков и принцип действия универсального фотометра, применяемого в настоящей работе для измерения пропускания прозрачных стекол.

Источников света в фотометре служит лампа накаливания. Параллельные световые потоки на выходе из осветителя проходят через рассеиватели из матового стекла, отражаются зеркалом 1 и направляются к фотометру.

Принципиальная схема фотометра показана на рис. 3. равные световые потоки, отраженные зеркалом 1, в каждом канале проходят через диафрагму 2 и объектив 3. Пройдя ромбические призмы 4, световые пучки идут под углом друг к другу и падают на бипризму 5, которая сводит оба пучка к оси окуляра 6 – 7, причем правый пучок освещает левую половину поля зрения, а левый правую. Оптические детали (2, 3, 4) смонтированы в корпусе фотометрической головки, на которой расположены измерительные барабаны. Если на пути одного из лучей поместить поглощающее вещество, то яркость соответствующей половины поля зрения уменьшится. Уменьшая яркость второй полвины с помощью измерительной диафрагмы до тех пор, пока яркости обоих полей сравняются, определяют коэффициент пропускания исследуемого объекта.

Рис.3

Устройство фотометра

Степень раскрытия диафрагмы и яркость соответствующего поля зрения регулируется поворотом барабана. Н а шкале барабана нанесено выраженное в процентах отношение площади отверстия диафрагмы при данном ее раскрытии к площади при максимальном ее раскрытии. Так как световой поток пропорционален площади раскрытия, то показание барабана равно отношению световых потоков до и после прохождения слоя поглощающего вещества, то есть является мерой коэффициента пропускания. Коэффициент пропускания измеряется по черной шкале барабана. Кроме этой шкалы, на барабане имеется красная шкала для измерения оптической плотности образца.

Для изучения зависимости коэффициента пропускания от длины волны наблюдение ведется через светофильтры. Перед окуляром находится револьверный диск, в котором установлены 11 светофильтров. Одно окошечко в диске оставлено свободным для работы в белом свете. Светофильтры включаются поворотом диска, причем номер светофильтра, находящегося в рабочем положении, определяется по цифре, находящейся в окошечке. Соответствующие этим номерам длины волн указаны в табл. 1.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение зависимости коэффициента пропускания цветных стекол от длины волны

1. Правый и левый барабаны фотометра поставьте в положение 100%-ного раскрытия диафрагм. Поворотом револьверного диска установите светофильтр № 1. Включите фотометр и убедитесь в равномерном освещении поля зрения, то есть одинаковой яркости правой и левой половин.

2. По указанию преподавателя выберите 2–3 цветных стекла для исследования. Над левым отверстием предметного столика поместите исследуемый образец (одно цветное стекло). При этом правая половина поля зрения станет более темной. Поворачивая правый барабан и уменьшая световой поток, проходящий в свободный канал (уменьшая яркость левого поля), добейтесь равенства яркостей обеих половин поля зрения. По черной шкале барабана снимите отсчет коэффициента пропускания и запишите в табл. 1.

3. Аналогично определите коэффициент пропускания этого образца для светофильтров № 2, 3, 4, 5, 6, 7,8.

4. Проведите аналогичные измерения для стекла другого цвета. Значения коэффициента пропускания _для всех длин волн занесите в таблице 1.

5. Постройте графики зависимости пропускательных способностей и от длины волны, сравните между собой, определите по таблицам, какому цвету соответствует диапазон длин волн, в котором пропускание света максимально. Сделайте вывод о закономерностях окраски прозрачных диэлектриков в проходящем свете.

Таблица 1

Цвет стекла	№ фильтра	1	2	3	4	5	6	7	8
	, А	7260	6650	6190	5770	5330	4960	4650	4320
красный	1, %
…	2, %

Задание 2 . Определение линейного коэффициента поглощения бесцветного стекла

1. По указанию преподавателя установите длину волны, на которой будете проводить измерения. Правый и левый барабаны фотометра поставьте в положение 100%-го раскрытия диафрагм. Включите фотометр и убедитесь в равномерном освещении поля зрения.

2. На левое окно предметного столика поместите прозрачную стеклянную пластину и измерьте коэффициент пропускания. Результат запишите в табл. 2. Его надо перевести в доли единицы (например, для  = 80 % результат записать в виде  = 0,8).

3. Составьте стопу из двух пластинок и вновь измерьте коэффициент пропускания. Повторите измерения для стопы из трех и четырех пластинок. Данные внесите в табл. 2. Толщина пластинки d указана в настольном варианте данной работы.

Таблица 2

Толщина пластинки x	0	d	2 d	3 d	4 d
 (в долях)	1
–ln


4. Постройте график зависимости величины –ln от x. Сделайте вывод о выполнимости закона Бугера. По формуле = –ln/x рассчитайте коэффициент поглощения  для каждого слоя, найдите среднее значение.