Лабораторный практикум по оптике, содержащий описание 21 лабораторной работы, страница 3

2.  Лампочку осветителя соединить последовательно с реостатом и выпрямителем.

3.  Установить фотоэлемент перпендикулярно оси прибора (ручку – на нулевую отметку угловой шкалы).

УПРАЖНЕНИЕ I

Исследование зависимости освещенности от расстояния до источника света

1.  Установить осветитель на десятом делении шкалы.

2.  С помощью реостата подать на лампу такое напряжение, при котором микроампер покажет максимальное значение силы тока.

3.  Снять отсчет i₁₀ по шкале микроамперметра.

4.  Не меняя напряжения, установить лампу на 20-м и 30-м делениях шкалы и снять отсчеты i₂₀ и i₃₀.

5.  Используя полученные данные, проверить справедливость закона обратных квадратов, т.е.

i₁₀ /i₂₀ = r₂₀²/r₁₀²;      i₁₀/i₃₀ = r₃₀²/r₁₀²

УПРАЖНЕНИЕ II

Определение силы света неизвестного источника

1.  Подать на лампочку напряжение 3,5 В (мощность лампочки 0,96 Вт), установить ее на расстоянии r₁ = 0,25 м от фотоэлемента и снять по микроамперметру отсчет i₁.

2.  С помощью переводного коэффициента А = 1,6·10^–3 Вт/Лм вычислить силу света источника

I₁ = W / 4πA

3.  Заменить эталонную лампочку на другую с напряжением питания 6,3 В и, изменяя расстояние между источником света и фотоэлементом, найти такое положение r₂, при котором микроамперметр покажет прежнее значение силы тока i₁.

4.  Используя соотношение

I₁ / I₂ = r₂²/r₁² ,

вычислить силу света I₂ неизвестного источника.

5.  Провести аналогичные измерения для электролампочки с напряжением 2,5 В и вычислить силу света третьего источника (I₃).

УПРАЖНЕНИЕ III

Исследование зависимости освещенности от угла
падения света

1.  Установить фотоэлемент на нулевое деление угловой шкалы прибора.

2.  Для получения параллельного пучка света на расстоянии 70-80 мм от источника установить линзу в оправе.

3.  С помощью реостата добиться максимального значения фототока и снять отсчет i₀.

4.  Не меняя напряжения на лампе и расстояния r, повернуть фотоэлемент на 30° и 45° и снять отсчеты i₃₀ и i₄₅ по шкале микроамперметра.

i₀/i₃₀ = cos0°/cos30°;      i₀/i₄₅ = cos0°/cos45°

5.  Используя полученные данные, проверить справедливость закона косинусов.

УПРАЖНЕНИЕ IV

Исследование зависимости светового потока от
площади освещенной поверхности

1.  Убрать линзу и повернуть фотоэлемент перпендикулярно падающему свету.

2.  Установить лампочку и фотоэлемент на расстоянии r = 0,1 м друг от друга, поместить между ними матовое стекло в оправе (при этом площадь открытой поверхности фотоэлемента равна 9 см). Снять величину фототока i₉ по шкале микроамперметра.

3.  Установить перед фотоэлементом последовательно диафрагмы с площадью 6 см² и 3 см² и снять соответственно показания микроамперметра i₆ и i₃.

4.  Построить график функции i = f(S) и убедиться в линейной зависимости светового потока от площади поверхности при постоянной освещенности.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  В чем разница между энергетическими и фотометрическими величинами?

2.  Основные фотометрические величины и единицы их измерения.

3.  Закон обратных квадратов, закон косинусов.

4.  Какие источники света называются ламбертовскими?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ ЛИНЗ И ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО МЕТОДУ БЕССЕЛЯ И С ПОМОЩЬЮ КОЛЛИМАЦИОННОЙ ТРУБЫ

Цель работы: научить студентов определять фокусные расстояния линз и оптических систем.

Приборы и принадлежности: оптический рельс с измерительной линейкой, наборы линз, рейтор, лампа подсветки с проецируемым предметом, экран, коллимационная труба, линза, установленная на суппорте, измерительный микроскоп со сменными окулярами, мира, съёмная щель.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Прозрачное тело, образованное пересечением сферических поверхностей, называют сферической линзой. Если толщина линзы намного меньше радиусов кривизны сферических поверхностей, то линза называется тонкой.

Фотометрия

Геометрическая оптика — раздел оптики, в котором законы распространения света в прозрачных средах рассматриваются с точки зрения геометрии. Волновая оптика при λ → 0 переходит в геометрическую. Геометрическая оптика оперирует понятием световых лучей, независимых друг от друга и подчиняющихся известным законам преломления и отражения.

Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется энергия излучения от источника света. Световому лучу в волновой оптике соответствует нормаль (перпендикуляр) к волновой поверхности.

Основные свойства лучей:

• они независимы друг от друга, т. е. не взаимодействуют друг с другом
• в однородной среде распространяются прямолинейно

Поверхность нормальная к лучам называется волновой поверхностью.

Если перед точечным источником света поместить экран с отверстием, то отверстие выделит в пространстве за экраном некоторый объем, внутри которого распространяется световая энергия, называемый — световым пучком.

Наблюдать можно лишь световые пучки, но не лучи, потому что световые лучи — это идеализация.

Волновой фронт — поверхность равной фазы.

Свойства волновых фронтов:

• в рамках ГО волновые фронты не пересекаются между собой
• через каждую точку пространства проходит волновой фронт, и причём только один.

Основные законы геометрической оптики

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Экспериментальные доказательства:

Существование тени, затмения

Точечный источник света — размеры которого малы по сравнению с расстоянием, на которое распространяется свет. Протяженный источник — размерами нельзя пренебречь. Тень — область пространства, куда не попадает свет от источника. Полутень — это область пространства, освещенная некоторыми из имеющихся точечных источников света или частью протяженного источника.

 

Солнечные часы

Солнечное затмение

  

Лунное затмение

    

Закон независимости световых лучей: световые лучи (пучки световых лучей) могут пересекаться, не возмущая друг друга, и распространяться после пересечения независимо друг от друга.

Фотометрия

Фотометрия (от греч. photós — свет и греч. metréo — измеряю) – это раздел общей физики, занимающийся измерением света.

Основной величиной, которая позволяет судить о количестве излучения, является поток излучения (или мощность излучения):

Поток излучения (лучистый поток) Ф – это величина энергии, переносимой полем в единицу времени через данную площадку:

        

Поток излучения измеряется в ваттах: [Ф] = 1 Дж/с = 1 Вт

Плотностью потока электромагнитного излучения I называют отношение электромагнитной энергии ΔW, проходящей за время Δt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Δt:

             

Плотность потока излучения в СИ выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м²). Иногда эту величину называют интенсивностью волны.

Плотность потока излучения можно выразить через скорость его распространения. Выберем поверхность площадью S, перпендикулярную лучам, и построим на ней как на основании цилиндр с образующей cΔt. Объем цилиндра ΔV = ScΔt. Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: ΔW = wcΔtS. Вся эта энергия за время Δt пройдет через правое основание цилиндра.

Плотность потока излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.

Зависимость плотности потока излучения от расстояния до точечного источника

Энергия, которую переносят электромагнитные волны, с течением времени распределяется по все большей и большей поверхности. Поэтому энергия, передаваемая через поверхность единичной площадки за единицу времени, т. е. плотность потока излучения, уменьшается по мере удаления от источника.

Поместим точечный источник в центр сферы радиусом R. Площадь поверхности сферы S = 4πR². Если считать, что источник по всем направлениям за время Δt излучает суммарную энергию ΔW, то

              

Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.

Зависимость плотности потока излучения от частоты

Излучение электромагнитных волн происходит при ускоренном движении заряженных частиц. Напряженность электрического поля Е и магнитная индукция В электромагнитной волны пропорциональны ускорению а излучающих частиц. Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально квадрату частоты. Поэтому напряженность электрического поля и магнитная индукция также пропорциональны квадрату частоты:

Е ∼ а ∼ ω²

                      В ∼ а ∼ ω²                     

Плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности поля. Энергия магнитного поля, как это можно показать, пропорциональна квадрату магнитной индукции. Полная плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей. С учетом формулы плотность потока излучения

I ∼ w ∼ (Е² + В²)

Так как Е ∼ ω² и В ∼ ω², то

I ∼ ω⁴

Плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты.

Световой поток – мощность, переносимую излучением в заданном направлении через некоторую поверхность за единицу времени. 

В СИ измеряется в люменах (лм). Он равен световому потоку, излучаемому изотропным источником с силой света в одну канделу в пределах телесного угла а один стерадиан: 1 лм = 1 кд×1 ср. Поток энергии излучения, измеряемый в ваттах, можно рассматривать и как световой поток, измеряя его в люменах.

Сила света (I_v) – мощность светового потока, определяемая внутри конкретного телесного угла. Из этого понятия следует, что под данным параметром подразумевается не весь имеющийся в пространстве свет, а лишь та его часть, которая излучается в определенном направлении.

Количественно равна отношению светового потока, распространяющегося внутри элементарного телесного угла, к этому углу.

Для точечного источника световой поток по всем направлениям одинаковый, поэтому сила света одинакова по всем направлениям и равна:

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): кандела (кд).

Сила света различных источников:

 

Чувствительность глаза к различным длинам волн

Освещенность — это количество света или светового потока, падающего на единицу площади поверхности. Ссветовая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади.

Единица освещенности люкс, (лк) имеет размерность люмен на квадратный метр (лм/м²).

Освещенность можно определить как плотность светового потока на освещаемой поверхности:

    

Освещенность не зависит от направления распространения светового потока на поверхность.

Освещенность через силу света:

  

Приведем несколько общепринятых показателей освещенности:

• Лето, день под безоблачным небом — 100 000 люкс

• Уличное освещение — 5-30 люкс

• Полная луна в ясную ночь — 0,25 люкс

 

Законы освещенности

Наблюдения показывают, что освещенность, создаваемая точечным источником света, зависит от силы света I этого источника, расстояния R от источника до освещаемой поверхности и угла падения световых лучей (угла между падающим лучом и перпендикуляром к этой поверхности). Причем это утверждение верно для любого источника.

Первый закон освещенности (закон обратных квадратов): освещенность поверхности лучами, падающими на нее перпендикулярно, прямо пропорциональна силе света точечного источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности.

 

Второй закон освещенности: освещенность поверхности параллельным световым пучком прямо пропорциональна косинусу угла падения.

     

 

Яркость — это сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении. Единица измерения яркости — кандела на метр квадратный (кд/м²).

Поверхность сама по себе может излучать свет, как поверхность лампы, или отражать свет, который поступает из другого источника, например поверхность дороги. Поверхности с разными свойствами отражения при одинаковой освещенности будут иметь разную степень яркости.

Яркость, излучаемая поверхностью ΔS под углом φ к проекции этой поверхности, равняется отношению силы света, излучаемого в данном направлении, к проекции излучающей поверхности:

Или через силу света

Как сила света, так и проекция излучающей поверхности, не зависят от расстояния. Следовательно, яркость также не зависит от расстояния.

Несколько практических примеров:

• Яркость поверхности солнца — 2000000000 кд/м²

• Яркость люминесцентных ламп — от 5000 до 15000 кд/м²

• Яркость поверхности полной луны — 2500 кд/м²

• Искусственное освещение дорог — 30 люкс 2 кд/м²

                                        

Из определения освещенности — Студопедия

 

 (1)

 

здесь Ф — световой поток, S — площадь освещаемой поверхности.

Площадь освещаемой сферы равна S=4pr², а полный световой поток Ф=4pI (см.лаб.раб. №5). Поэтому освещенность выразится следующим образом:

 

 (2)

 

Следовательно, освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.

Записав формулу (2) для двух площадок S₁ и S₂

 

;  (3)

 

и, разделив эти два равенства друг на друга, получим:

 

 (4)

 

Этот закон называется законом обратных квадратов и формулируется следующим образом: Освещенность поверхностей перпендикулярными лучами, даваемая одним и тем же источником света, обратно пропорциональна квадрату расстояния от этих поверхностей до источника.

При выводе этого закона делается три допущения:

1.Источник света представляет собой светящуюся точку.

2.Свет не испытывает поглощения средой, в которой он распространяется.

3.Световой поток внутри данного телесного угла однороден.

Если лучи света падают на освещаемую площадку не перпендикулярно, то освещенность будет зависеть от угла падения лучей по основному закону освещенности

 

, (5)

 

согласно которому, освещенность поверхности, создаваемая точечным источником, прямо пропорциональная силе света источника, косинусу угла падения лучей и обратно пропорциональная квадрату расстояния от источника до поверхности.

Описание прибора ПЗФ

 

Прибор ПЗФ состоит из камеры и разъемного корпуса прямоугольной формы, установленных на двух стойках. Внутри камеры вмонтирован селеновый фотоэлемент, зажимы которого с помощью гибких проводников соединены с зажимами, расположенными на торцевой части камеры.

Селеновый фотоэлемент установлен в оправе с максимальным углом поворота, равный 90°. Отсчет угла поворота фотоэлемента осуществляется по угловой шкале, расположенной на лицевой стороне камеры.

Селеновый фотоэлемент с запирающим слоем представляет собой систему, состоящую из металлической подложки, на одной стороне которой нанесен слой селена толщиной около 0,1 мм (рис.2). Этот слой покрыт полупрозрачным электродом. Верхний слой электрода обладает достаточной прозрачностью в той области спектра, длина волны которой вызывает фотоэффект.

Фотоэлемент имеет спектральную характеристику чувствительности, весьма близкую к кривой видимости среднего человеческого глаза. Это обстоятельство очень важно, так как позволяет использовать фотоэлемент для фотометрирования дневного света.

 

Рисунок 2 – Устройство селенового фотоэлемента.

 

Действие фотоэлемента основано на фотоэлектрическом эффекте, т.е, на явлении, заключающемся в том, что кванты света, попадая на атом вещества, могут вырвать из него электроны. В зависимости от судьбы вырванных электронов различают три вида фотоэффекта. Если оторванные от атома электроны не покидают пределов тела, происходит внутренний фотоэффект. Если же вырванные фотоэлектроны вылетают в вакуум или газ — внешний фотоэффект. Если вырванные электроны покидают пределы тела и проходят через поверхность раздела в другое твердое тело или жидкость — фотоэффект в запирающем слое.

На границе прозрачной пленки образуется запирающий слой. К этой пленке и металлической подложке подведены контактные проводники. В таком фотоэлементе, называемом лицевым или переднестеночным, фотоэлектрический эффект происходит на обоих границах слоя селена.

Фотоэлементы с запирающим слоем в отличие от фотоэлементов с внутренним и внешним фотоэффектом, обладают тем замечательным свойством, что под действием света становятся источником электродвижущей силы, т.е для их работ не требуется источников напряжения. Иначе говоря если рассматривать фотоэлемент как часть электрической цепи, фотоэлементы с запирающим слоем являются преобразователями световой энергии в электрическую, в то время как фотоэлементы других типов, в их обычно способе применения, являются лишь сопротивлениями, величина которых меняется в зависимости от количества падающей на них световой энергии.

 

Выполнение работы

 

1) Зависимость освещенности от расстояния до источника света.

Данный опыт проводится на приборе ПЗФ и на оптической скамье. Перед проведением опыта с ПЗФ к его зажимам присоединяют микроамперметр. При подключении гальванометра к прибору необходимо соблюдать полярность соединения. Высота стойки, на которой закреплена лампа, такова, что тело накала лампы находится на геометрической оси камеры и, следовательно, фотоэлемента. Лампа имеет возможность перемещаться вдоль оси корпуса в пределах длины шкалы с сантиметровыми делениями (нулевое деление шкалы совпадает с плоскостью чувствительного слоя фотоэлемента).

Источником питания электролампы служит выпрямитель типа ВС-4-12. Селеновый фотоэлемент должен быть установлен перпендикулярно оси прибора (при этом ручка поворота находится на нулевой отметке угловой шкалы прибора).

Первоначально источник света устанавливается на расстоянии 10 см от селенового фотоэлемента. С помощью выпрямителя на лампочку подается такое напряжение, на которое рассчитана используемая лампочка.

Снимается отсчет n₁₀ по шкале гальванометра (шкала гальванометра снабжена второй школой, наклеенной на первую, и размеченную в люксах).

Не меняя напряжения питания на лампе, устанавливают ее на расстоянии 20 см, затем 30 см и снимают соответственно отсчеты n₂₀, n₃₀. Результаты заносятся в таблицу 1.

 

Таблица 1.

№№ п/п	Расстояние от источника света до селенового Фотоэлемента	Показатель гальванометра
1. 2. 3.	10см 20см 30см	n10 n20 n30

 

При работе с оптической скамьей устанавливают на нее ползунок с источником света (автомобильную лампочку накаливания). Лампочка питается от выпрямителя.

Устанавливают лампочку на расстоянии R=100см от фотоэлемента и с помощью люксметра находят освещенность Е₁ фотоэлемента. Уменьшая расстояние R между фотоэлементом и лампочкой скачками через 10см, измеряют соответствующие отклонения люксметра Е₁. Затем все измерения повторяют в обратном порядке, т.е. постепенно увеличивая расстояние R и обозначая эти освещенности Е₂. Результаты измерений заносят в таблицу 2.

 

Таблица 2

№№ п/п	Расстояние между фотоэлементом и лампочкой R	Освещённость Е1	Освещённость Е2	Средняя освещенность Еср
1 2	100см 90см…

 

На основании полученных данных нужно провести проверку закона обратных квадратов. Для этого нужно подсчитать отношение двух последующих средних освещенностей (Е₁₀/Е₂₀, Е₂₀/Е₃₀ и т.д.) сравнить их с обратными отношениями квадратов расстояний ( / ; / …)

Подученные отношения должны быть достаточно близкими, т.е.

Е₁₀/Е₂₀ / и т.д.

Затем подсчитывается абсолютная ошибка отклонения результатов от идеального закона

 

 

2) Зависимость освещенности от угла падения лучей.

Для проведения этого опыта используется прибор ПЗФ. Лампа накаливания включается в цепь выпрямителя и устанавливается на расстоянии 10 см от фотоэлемента (это делается для того, чтобы максимальное показание микроамперметра при установке угла фотоэлемента на нуле было как можно больше). Снимается отсчет по шкале гальванометра n и записывается в таблицу 3.

Не меняя напряжения на лампе и не перемещая источник света и линзу, повернуть фотоэлемент на 30°; 45° и 60° и, сняв отсчеты на гальванометре, также занести их в таблицу 3.

Зная силу света лампочки накаливания, подсчитать для каждого случая освещенность фотоэлемента по формуле (5).

Сравнить теоретические и экспериментальные значения освещенности.

 

Таблица 3.

№№ п/п	Угол наклона фотоэлемента	Отсчет по шкале гальванометра n	Освещенность, вычисленная по формуле (5)
1 2 3 4	0° 30° 45° 60°

 

Подученные результаты свидетельствуют о том, что освещенность зависит от угла падения лучей на освещаемую поверхность.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Что представляет собой видимый свет?

2. Какой источник считает точечным?

3. Каким свойством должен обладать предмет, чтобы быть невидимым?

4. Каковы свойства глаза как приемника световой энергии? Какие еще приемники вам известны?

5. Как зависит чувствительность глаза к свету от частоты света?

6. Чем определяется цвет того или иного предмета (прозрачного, непрозрачного)?

7. Сравнить достоинства и недостатки объективных и субъективных методов фотометрических измерений.

8. В полдень во время весеннего и осеннего равноденствия солнце стоит на экваторе в зените. Во сколько раз в это время освещенность поверхности земли на экваторе больше освещенности на широте?

9. Вывести закон обратных квадратов.

10. Какие допущения делаются при выводе этого закона? Как они реализуются на опыте? Чем объясняется большая погрешность при проверке закона обратных квадратов?

11. Записать основной закон освещенности.

12. Что называется фотоэффектом? Основные виды фотоэффекта.

13. Каково устройство селенового фотоэлемента.

14. 3ная, что механический эквивалент света в узком спектральном интервале, соответствующим максимуму чувствительности глаза ( =555нм), равен 1,6*10^-3 Вт/лм, оценить мощность светового потока в 1 лм в спектральном интервале такой же величины, соответствующим длинам волны =500нм, =650нм.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1980.- 752с.

2. Лабораторный практикум по общей и экспериментальной физике./ Под редакцией Гершензона Е.М. и Мансурова А.Н. — М.: Академия, 2004.- 461с.

3. Корсунский Н.Н. Оптика. Строение атома. Атомное ядро. М.: Наука, 1982.- 528с.

4. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика, атомная и ядерная физика, М.: Просвещение, 1974.- 608с.

 

Лабораторная работа №5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ СВЕТА ЛАМПОЧКИ НАКАЛИВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЕ ЕЕ СВЕТОВОГО ПОЛЯ

Цель работы: определение силы света лампы накаливания в направлении перпендикуляра к плоскости нити накала и исследование распределения ее силы света в плоскости, перпендикулярной оси лампы с помощью фотометра Ричи.

Приборы и принадлежности: фотометр Ричи, эталонная лампочка накаливания мощностью 40 — 60 Вт, рассчитанная на напряжение 220 В, исследуемая лампочка накаливания, вертикальный поворотный патрон для исследуемой лампочки с указателем, горизонтальная шкала к патрону с делениями в градусах, масштабная линейка, оптическая скамья.

 

Теоретическая часть работы

 

Одним из наиболее важных свойств света является его способность действовать на глаз, вызывая в нем зрительные ощущения, благодаря чему человек получает максимальную по сравнению с другими органами чувств информацию о внешнем мире. Человеческий глаз обладает способностью воспринимать излучение в области спектра от 380 до 760 нм. В то же время физический прибор способен регистрировать электромагнитное излучение и на других длинах волн, а в видимой части спектра его спектральная чувствительность может отличаться от чувствительности человеческого глаза. Поэтому, для оценки светового излучения используют две группы величин: энергетические (воспринимающий элемент — физический прибор) и фотометрические (воспринимающий элемент — глаз человека).

Основная фотометрическая величина — сила света I. Ее единицей измерения является 1 кандела (candel — свеча). Она определяется с помощью светового эталона подобно эталонам времени, длины и т.д. Кандела есть сила света, излучаемого абсолютно черным телом с поверхности площадью 1/60 см² в направлении перпендикуляра к ней при температуре затвердевания чистой платины при давлении 101325 Па (2046,6 К). Все остальные фотометрические величины — производные. Они определяются через основную величину — силу света и геометрические характеристики. Таковыми являются прежде всего световой поток Ф и освещенность поверхности E.

Сила света источника может зависеть от направления излучения. Поэтому, в общем случае световой поток определяется как

 

 (1)

 

где dW -малый телесный угол вдоль выбранного направления, в пределах которого сила света может считаться неизменной. Если источник света изотропен в пределах конечного телесного угла W, то

 

 (2)

 

В частности, для всего пространства W = 4p страд. Единицей измерения светового потока является 1 люмен (лм), 1лм = 1кд*страд.

Освещенность поверхности

 

 (3)

 

есть физическая величина, численно равная световому потоку, приходящемуся на единицу площади освещаемой поверхности. Если световой поток распределен по площади равномерно, то

 

 (4)

 

Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк), 1 лк=1лм/1м².

Для точечного источника света из формул (1) и (3) следует более простая формула

 

 (5)

 

где I — сила света источника в выбранном направлении, a — угол падения световых лучей на освещаемую площадку, r — расстояние от источника до площадки.

Для измерения световых величин применяют специальные оптические приборы, называемые фотометрами. Фотометры делятся на два класса — субъективные или визуальные, где приемником излучения является глаз человека, и объективные, где приемником излучения служит фотоэлемент — прибор, чувствительный к свету. В настоящей работе используется субъективный фотометр Ричи. Идея метода заключается в следующем. Рассмотрим экран c двумя отражающими матовыми поверхностями. На расстоянии r₁ от экрана находится эталонный источник света с известной силой света I₁, а на расстоянии r₂ — источник, силу света которого I₂ необходимо определить. Эти источники создают освещенности сторон экрана соответственно

 

 (6)

 

В установке обычно выполняется условие равенства углов падения лучей от первого и второго источников ( = ). Перемещая один из источников (или оба) можно добиться равенства освещенностей поверхностей экрана, что воспринимается визуально. Из условия  и формулы (6) получим

 

 (7)

 

Таким образом, измеряя расстояния r₁ и r₂ и зная величину I₁ можно найти силу света I₂ исследуемого источника.

 

Описание экспериментальной установки

 

В настоящей работе используется фотометр Ричи (рис.1), который состоит из следующих основных частей: равнобедренной прямоугольной призмы (1), у которой грани, прилегающие к прямому углу, окрашены белой матовой краской, прямоугольной оправы (2), открытой с двух сторон, в которую вставляется призма, матового полупрозрачного экрана (3), который делится ребром прямого угла призмы на равные части, раструба (4), служащего защитой от попадания постороннего света на матовый экран. Раструб жестко соединен с оправой призмы.

 

 

При работе фотометра на белые грани призмы попадает свет от источников S₁ и S₂. Перемещением одного или обоих источников добиваются одинаковой освещенности граней слева и справа. Это будет в том случае, когда рассматриваемые через полупрозрачный экран обе грани окажутся слившимися в одну — граница между ними исчезает. Ход лучей в фотометре представлен на рис.1

Выполнение работы

1. Определение силы света источника.

 

В работе используется фотометр Ричи. Против боковых граней призмы фотометра устанавливаются две электрических лампы на возможно большем расстоянии так, чтобы можно было считать, что лучи падают нормально к поверхности фотометра. Затем перемещают исследуемый или эталонный источник до тех пор, пока освещенность граней не станет одинаковой. После этого определяют расстояние от эталонной лампы до фотометра — r₁, и от исследуемой лампы до фотометра — r₂ (в середине внешней части фотометра находится указатель, при помощи которого определяется положение фотометра на оптической скамье). Опыт нужно проделать не менее 8-10 раз, каждый раз изменяя расстояние между эталонной и исследуемой лампами путем перемещения одной из этих ламп. По формуле (8) вычислить силу света исследуемой лампы I₂ при заданной силе света эталонной лампы I₁ (I₁= 15 Кд) Результаты измерений занести в таблицу №1.

 

Таблица 1
№ n/n	Расстояние от эталонной лампы до фотометра, r1 (cм)	Расстояние от исследуемой лампы до фотометра, r2 (cм)	Сила света исследуемой лампы, I2 (Кд)	Сила света исследуемой лампы, усредненная по числу измерений, I ср (Кд)	Относительная ошибка для каждого измерения, e (%)	Относительная ошибка, усредненная по числу измерений, eср (%)
1.
………
10.

2. Изучение распределения силы света вокруг лампы накаливания.

1. Указатель исследуемой лампы устанавливают на нулевое деление отсчета (0⁰). Исследуемую лампу устанавливают на некотором расстоянии r₂ от фотометра (30-60 см). Измеряют расстояние от исследуемой лампы до фотометра r₂ , которое в дальнейших измерениях не меняется, т.е. остается постоянным.

2. Эталонную лампу устанавливают от фотометра на расстоянии r₁, при котором освещенности правой и левой сторон экрана визуально одинаковы. Измеряют r₁ и вычисляют по формуле (8) силу света исследуемой лампы для заданного положения указателя угла.

3. Вращая исследуемую лампу вокруг вертикальной оси от 0⁰ до 360⁰ (каждый раз на 30⁰) выполняют действия перечисленные в пункте (2). Результаты измерений занести в таблицу №2.

 

Таблица №2.

Угол поворота	Расстояние от эталонной лампы до фотометра, r1 (cм)	Сила света исследуемой лампы I2 (Кд) при заданном угле поворота
00
300
………
3600

 

Построить кривую распределения силы света в полярных координатах. Для этого начертить радиусы-векторы под углами 0⁰ ..30⁰….. 360⁰, причем длина каждого радиуса-вектора должна быть прямо пропорциональной силе света исследуемой лампы накаливания для данного угла поворота.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Дайте определения световому потоку, освещенности и силе света.

2. Точечный источник имеет силу света 10 Кд. Какой полный световой поток создает этот источник?

3. Почему у электрических ламп накаливания большой мощности стеклянные колбы имеют большой размер?

4. Источник света называется ламбертовским, если его яркость не завит от направления. Приведите примеры ламбертовских источников.

5. Чем обусловлена зависимость силы света лампы накаливания от угла ее поворота?

6. На какие классы делятся фотометры?

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Оптика. М.: Наука, 1985, — 752с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1988. — 496 c.

3. Фейнман Р, Лейтон. Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. Т.3-4. Излучение. Волны. Кванты. М.: Мир, 1977. — 496 с.

4. Крауфорд Ф. Берклеевский курс физики. Волны. М.: Наука, 1984.- 512с.

 

Фотометрия | Рефераты KM.RU

В.А. Емельянов, Автодорожный лицей им. А.А.Николаева,  г. Москва

Тела, излучающие свет, называются источниками света. Раздел оптики, изучающий методы и приемы измерения действия видимого света на глаз человека, называется фотометрией.

Световой поток – величина, равная световой энергии (оцениваемой по зрительному ощущению), проходящей через заданную поверхность за единицу времени: где W – количество световой энергии, проходящей через заданную поверхность за время t. Единицей светового потока в СИ является люмен (лм).

Часть пространства, ограниченная конической поверхностью, называется телесным углом. Этот угол называется центральным телесным углом (рис. 1), если его вершина совмещена с центром сферы.

Телесный угол измеряется отношением , где S – площадь части поверхности сферы радиусом R, на которую опирается данный угол. Единицей измерения телесного угла служит стерадиан (ср). Полный пространственный угол равен ср.

Величина, измеряемая световым потоком, приходящимся на единицу телесного угла по заданному направлению, называется силой света источника где Ф – световой поток внутри достаточно малого телесного угла w. Сила света в СИ измеряется в канделах (кд).

Точечным источником света называется источник, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до места наблюдения и который излучает свет равномерно во всех направлениях.

Полный световой поток от точечного источника света равен .

Освещенностью поверхности называется величина, равная световому потоку, падающему на единицу площади равномерно освещаемой поверхности.

В СИ освещенность измеряется в люксах (лк).

Первый закон освещенности: освещенность поверхности точечным источником прямо пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности:

Второй закон освещенности: освещенность поверхности прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей:

Объединенный закон освещенности: освещенность, создаваемая точечным источником света на некоторой площадке, прямо пропорциональна силе света источника и косинусу угла падения лучей и обратно пропорциональна квадрату расстояния до площадки от источника:

Освещенность поверхности, создаваемая несколькими источниками света, равна арифметической сумме освещенностей, создаваемых каждым источником в отдельности.

Если источник света нельзя считать точечным, то для его характеристики вводятся величины светимость и яркость.

Светимость определяется отношением светового потока, испускаемого поверхностью, к площади этой поверхности:

Единицей измерения светимости в СИ служит люкс. Если светимость тела обусловлена его освещенностью, то M = kE, где k – коэффициент отражения.

Яркостью светящейся поверхности в направлении наблюдения называется величина, равная отношению силы света к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению:

где – угол между нормалью к поверхности и направлением наблюдения. Яркость в СИ измеряется в нитах (нт).

Приборы, служащие для определения силы света одного источника на основании сравнения с силой света источника- эталона, называются фотометрами. Фотометры, приспособленные для непосредственного измерения освещенности, называются люксметрами.

Примеры решения задач

Задача 1. Над центром круглого стола диаметром 1,5 м на высоте 1 м подвешен точечный источник силой света 200 кд. Определите световой поток, падающий на горизонтальную поверхность стола, и среднюю освещенность этой поверхности.

Дано: D = 1,5 м, H = 1 м, I = 200 кд. __________ F – ? E – ? Решение

Световой поток, падающий на поверхность стола, определяется по формуле – телесный угол.

Для определения телесного угла соединим точку O

(рис. 2), где находится точечный источник света, с точкой A края стола. Перемещая прямую линию OA вокруг неподвижной точки O, получим прямой конус. Основанием конуса является круг, диаметр которого равен диаметру стола, а высота проходит через центр основания и равна расстоянию от источника света до центра стола. Поместим вершину O полученного конуса в центр сферы радиусом R. Пересекаясь со сферой, боковая поверхность конуса вырезает на ней сегментную поверхность АBD. Площадь сегментной поверхности равна произведению длины окружности большого круга на высоту сегмента, то есть где h – высота сегмента, равная длине отрезка BC.

Известно, что телесный угол при вершине конуса равен отношению площади сегментной поверхности к квадрату радиуса сферы:

Радиус сферы определяем из прямоугольного треугольника OCD:

Из рисунка видно, что высота сегмента h = R – H = 0,25 м.

Подставляя найденные значения R и h в формулу

получаем:

Тогда величина светового потока, падающего на поверхность стола, равна:

Освещенность поверхности стола определяется по формуле

где – площадь поверхности стола. Подставляя числовые значения, получаем:

Задача 2. Над серединой стола на высоте 1,2 м висит точечный источник, сила света которого 100 кд. Определите наибольшую и наименьшую освещенность поверхности стола, если его длина 2 м, а ширина 1 м.

Дано: H = 1,2 м, I = 100 кд, a = 2 м, b = 1 м. _________ Eмакс – ? Eмин – ? Решение

Освещенность, создаваемая точечным источником света, равна Из этой формулы видно, что освещенность максимальна в наиболее близкой к источнику точке стола и минимальна – в наиболее удаленной точке. На рис. 3 такими точками являются соответственно точка O и угловая точка стола, например точка C. По условию задачи SO = H, уголпадения лучей в точку O равен нулю. Следовательно:

Для определения освещенности в точке C находим расстояние от источника до этой точки и угол падения лучей :

 .

Подставляя числовые значения в формулы для нахождения максимальной и минимальной освещенностей, получаем:

Задача 3. Точечный источник света S освещает горизонтальную поверхность (рис. 4). Определите, как изменится освещенность в точке A, в которую лучи падают перпендикулярно к поверхности, если сбоку от источника, на таком же расстоянии, поместить плоское зеркало, отражающее свет в эту точку. Коэффициент отражения зеркала считайте равным единице.

Дано: SA = SB = R, k = 1. _____________ Е/Е0– ? Решение

     

При отсутствии плоского зеркала освещенность в точке A определяется по формуле:

Если сбоку поместить плоское зеркало, то освещенность в точке A будет равна сумме освещенностей, создаваемых двумя источниками: реальным источником S и мнимым S1, имеющими одинаковую силу света. Следовательно,

Из построения следует, что треугольник SBS1 равнобедренный, следовательно, SB = S1B = R. Расстояние от мнимого источника света S1 до точки A

Задача 4. При фотографировании объекта, помещенного на расстоянии 1 м от электрической лампочки силой света 40 кд, требовалось экспонирование в течение 2 с. Определите продолжительность экспонирования при использовании лампочки силой света 30 кд на расстоянии 1,5 м от объекта. Предполагается, что световая энергия, полученная объектом в обоих случаях, одинакова.

Дано: I1 = 40 кд, R1 = 1 м, t1 = 2 с, I2 = 30 кд, R2 = 1,5 м, W1 = W2. _________ t2 – ?

Решение: Освещенность объекта равна: Так как W1=W2, nj

Вопросы и задачи

Первый уровень

1. Что называется источником света?

2. Назовите естественные и искусственные источники света.

3. Что изучает фотометрия?

4. Что называется световым потоком и какими единицами он измеряется?

5. Что называется телесным угл

90000 Vision and Light — d20PFSRD 90001 90002 90003 Table: Light Sources and Illumination 90004 90005 90006 90007 Object 90008 90007 Normal 90008 90007 Increased 90008 90007 Duration 90008 90015 90016 90017 90006 90019 Candle 90020 90019 n / a 90022 1 90023 90020 90019 5 ft. 90020 90019 1 hr. 90020 90015 90006 90019 Everburning torch 90020 90019 20 ft.90020 90019 40 ft. 90020 90019 Permanent 90020 90015 90006 90019 Lamp, common 90020 90019 15 ft. 90020 90019 30 ft. 90020 90019 6 hr./pint 90020 90015 90006 90019 Lantern, bullseye 90020 90019 60-ft. cone 90020 90019 120-ft. cone 90020 90019 6 hr./pint 90020 90015 90006 90019 Lantern, hooded 90020 90019 30 ft. 90020 90019 60 ft. 90020 90019 6 hr./pint 90020 90015 90006 90019 Sunrod 90020 90019 30 ft.90020 90019 60 ft. 90020 90019 6 hr. 90020 90015 90006 90019 Torch 90020 90019 20 ft. 90020 90019 40 ft. 90020 90019 1 hr. 90020 90015 90006 90007 Spell 90008 90007 Normal 90008 90007 Increase 90008 90007 Duration 90008 90015 90100 90017 90006 90019 Continual flame 90020 90019 20 ft. 90020 90019 40 ft. 90020 90019 Permanent 90020 90015 90006 90019 Dancing lights (torches) 90020 90019 20 ft.(Each) 90020 90019 40 ft. (Each) 90020 90019 1 min. 90020 90015 90006 90019 Daylight 90020 90019 60 ft. 90022 2 90023 90020 90019 120 ft. 90020 90019 30 min. 90020 90015 90006 90019 Light 90020 90019 20 ft. 90020 90019 40 ft. 90020 90019 10 min. 90020 90015 90100 90145 90146 90022 1 90023 A candle does not provide normal illumination, only dim illumination. 90149 90022 2 90023 The light for a daylight spell is bright light.90152 90146 Dwarves and half-orcs have darkvision, but the other races presented in Races need light to see by. 90152 90146 See 90156 Table: Light Sources and Illumination 90157 for the radius that a light source illuminates and how long it lasts. The increased entry indicates an area outside the lit radius in which the light level is increased by one step (from darkness to dim light, for example). 90152 90146 In an area of ​​bright light, all characters can see clearly. Some creatures, such as those with light sensitivity and light blindness, take penalties while in areas of bright light.A creature can not use Stealth in an area of ​​bright light unless it is invisible or has cover. Areas of bright light include outside in direct sunshine and inside the area of ​​a daylight spell. 90152 90146 Normal light functions just like bright light, but characters with light sensitivity and light blindness do not take penalties. Areas of normal light include underneath a forest canopy during the day, within 20 feet of a torch, and inside the area of ​​a light spell. 90152 90146 In an area of ​​dim light, a character can see somewhat.Creatures within this area have concealment (20% miss chance in combat) from those without darkvision or the ability to see in darkness. A creature within an area of ​​dim light can make a Stealth check to conceal itself. Areas of dim light include outside at night with a moon in the sky, bright starlight, and the area between 20 and 40 feet from a torch. 90152 90146 In areas of darkness, creatures without darkvision are effectively blinded. In addition to the obvious effects, a blinded creature has a 50% miss chance in combat (all opponents have total concealment), loses any Dexterity bonus to AC, takes a -2 penalty to AC, and takes a -4 penalty on Perception checks that rely on sight and most Strength- and Dexterity-based skill checks.Areas of darkness include an unlit dungeon chamber, most caverns, and outside on a cloudy, moonless night. 90152 90146 Characters with low-light vision (elves, gnomes, and half-elves) can see objects twice as far away as the given radius. Double the effective radius of bright light, normal light, and dim light for such characters. 90152 90146 Characters with darkvision (dwarves and half-orcs) can see lit areas normally as well as dark areas within 60 feet. A creature can not hide within 60 feet of a character with darkvision unless it is invisible or has cover.90152 90171 Illuminating Darkness 90172 90146 Given how powerful it is to take away someone’s sight in this game, few topics share the three ‘C’s that make light and darkness such an important topic: 90174 Common 90175, 90174 Crucial 90175, and 90174 Confusing 90175. This sidebar is meant to explain light and darkness so by the end, you will be armed and ready to run light and darkness in your games, even the edgiest of edge cases. 90152 90146 Lets start by covering a number of important guidelines for dealing with light and darkness in your game.90152 90146 1. Let There Be Light 90152 90146 In the absence of darkness magic, light magic is fairly straightforward. Without magic involved, there are four light levels: 90156 darkness 90157, 90156 dim light 90157, 90156 normal light 90157, and 90156 bright light 90157. Each 90174 light 90175 spell tells you what light level it creates, and in what radius. So that’s not bad at all! 90152 90146 2. What a Nice Ambience 90152 90146 Darkness magic by itself is not too bad either, but it’s harder to deal with than light magic.90174 Darkness 90175 spells first negate nonmagical light sources like lanterns and sunrods, and then they tell you how many steps to reduce the «ambient» light, and some of them can create a new fifth light level called supernatural darkness below darkness, in which even darkvision is useless (but the devil / darkfolk ability see in darkness still reigns supreme). However, there’s one tricky nuance in darkness magic, and that’s the question «what is ambient anyway?» The FAQ from October 2010 tells us a little more: it defines ambient light as «the light level from natural sources, such as the sun, moon, and stars-not torches, campfires, light spells, and so on.»This is a good start, but it leads into a debate about» natural. » So here’s the strongest rule of thumb for what kind of light is ambient, «If a creature is moving it around with them, it’s almost never ambient, and if the light is quite different in pockets instead of spread throughout an area uniformly, it’s probably not ambient (with exceptions for holes in the ceiling streaming down sunlight in patches, for example). » For example, in a cavern lit by luminescent fungi, that light is ambient.If a svirfneblin plucked some of the fungi and put them in a lantern-frame and carried them around, the light is not ambient. If a svirfneblin took some seeds and grew a cavern of the fungi equivalent to the first, it’s ambient. Use your judgment, but with an eye towards most corner cases not being ambient. 90152 90146 3. And Ne’er the Two Shall Meet 90152 90146 OK, we can do light, and we can do darkness. But what if the two of them meet? There’s quite a few interactions, including a special exception for the spell 90174 daylight 90175, so first let’s focus on the basic interactions.From the descriptors and the spells themselves, we glean the following facts: Spells with the light descriptor only raise the light level within an area of ​​a darkness descriptor spell if they are higher level than the darkness descriptor spell. Apparently also, 90174 darkness 90175 spells can counter or dispel light spells of equal or lower level (and light spells can do the same to darkness spells). So what does that mean? 90152 90146 4. I Counter Your Counter! 90152 90146 There are many ways to misinterpret the «counter or dispel» text for light and darkness spells.Here’s how that particular rule actually works. To counter a spell of the opposing descriptor, you ready an action just like any other counterspell. Just as normal for counterspell, the target of the spell must be within range (which, without Reach Spell metamagic, is touch for most light and darkness spells). If the target is in range, you automatically counter the opposing spell and it has no effect, just like always for counterspell. To dispel, you simply cast your spell on the same target (just like with enlarge person and reduce person) and then they cancel each other out, leaving no spell.Again, the range is usually touch and the target is the object that radiates the darkness or light; you can not just touch an arbitrary spot within the darkness or light. 90152 90146 5. Pierce the Darkness 90152 90146 Now that we have those out of the way, let’s assume the more typical case where someone cast a darkness spell on one object, somebody else cast a light spell on another object, and the areas overlap. We’re still not dealing with daylight yet. Based on the rules of light and darkness, here’s how to adjudicate this situation within the overlap: 90152 90146 First, the darkness spell turns off nonmagical light sources and lowers the ambient light level.If there are multiple darkness spells, figure out the highest spell level (not caster level!) 90152 90146 Next, the light spells attempt to shine through. For every light spell, check to see if it has a higher spell level (not caster level!) Than the highest spell level of any of the darkness spells. If so, that light spell has its normal effect, as per the spell. Do not reduce its light level again for the darkness spell; that already happened. This is true in all overlapping areas, as per the May 2013 FAQ, whether the light spell’s source object is within the area of ​​darkness or not.90152 90146 6. Here I Stand, in the Light of Day 90152 90146 OK, so what about daylight? We’ve been putting that one off until now because it simply does not work like other light and darkness spells. As it says «Daylight brought into an area of ​​magical darkness (or vice versa) is temporarily negated, so that the otherwise prevailing light conditions exist in the overlapping areas of effect.» Daylight comes in, if necessary right after those last two bullet points in section 5. 90152 90146 If no other light spell is sufficient to overcome the darkness spells in the overlapping area, and if there is a daylight spell active in the overlapping area, the daylight spell’s special negation clause kicks in (regardless of the spell level of daylight and the darkness spell; it just works, always).This means that you negate all the magical light changes in the area and bring it back to prevailing conditions. As a side effect of negating the magical darkness, those nonmagical light sources activate again (while they are not ambient, they were still part of prevailing conditions). Other magical light sources still are not active in the area; they had their chance to attempt to negate the darkness spells and did not, so they were not part of the prevailing light conditions, instead subsumed by daylight’s more powerful special negation clause.90152 90146 7. Will Anyone Think of the Elves? 90152 90146 So what about low-light vision anyway? Those guys can see twice as far via light sources. However, they do not change the actual radius of the magic at all. We’ll examine what that means for each step separately, using elves as an example instead of always saying «creatures with low-light vision» all the time: 90152 90146 In areas with light magic only, elves see twice as far. So with daylight, elves get 120 feet of bright light followed by 120 feet of one step up from normal.90152 90146 In areas with darkness magic only, elves are affected by darkness spells in the same region. Since darkness spells quench the effects of nonmagical light sources before applying their reduction, elves should almost always be experiencing the same light level as everyone else (if supposedly «ambient» light was dispersed enough in pockets that the elf’s low-light vision was giving it a different light level, chances are the light was not ambient to begin with). In the rare cases with odd pockets of ambient light, it is possible that an elf experiences a different light level in the darkness spell due to the ambient light being different for the elf.90152 90146 In areas with both light and darkness magic, the elf being an elf does not change where the magics overlap. But where is that? The spells target an object, rather than stating an emanation. For the purpose of determining where light and darkness magics have an overlapping region, look at the spell and determine the farthest radius where it has an effect (for example, that would be 120 feet for daylight, 20 feet for darkness, and 40 feet for continual flame). 90152 90146 [Source] 90152 90241 .90000 Dynamic lighting examples — Roll20 Wiki 90001 90002 90003 Skip to Search 90004 90005 Menu 90002 90003 Home 90004 90003 My Games 90004 90003 Find a Group 90004 90003 Marketplace 90004 90003 Compendium 90004 90003 Forums 90004 90003 Wiki 90004 90003 Blog 90004 90005 Home Games Marketplace Tools Compendium Character Vault Roll20 for iPad and Android Character Vault Any Concept / Any System Compendium Your System Come To Life Roll20 for Android Streamlined for your Tablet Roll20 for iPad Streamlined for your Tablet Community 90002 90003 90004 90005.90000 Calculate Street Light Pole’s Distance / Fixture Watt / Lighting Area 90001 90002 90003 (1) Calculate Distance between each Street Light Pole: 90004 90005 90006 90003 Example: 90004 Calculate Distance between each streetlight pole having following Details, 90009 90010 90011 Road Details: The width of road 90012 is 11.5 Foot. 90013 90011 Pole Details: The height of Pole is 26.5 Foot. 90013 90011 Luminaire of each Pole: Wattage of Luminaries is 250 Watt, Lamp Out Put (LL) is 33200 Lumen, Required Lux ​​Level (Eh) is 5 Lux, Coefficient of Utilization Factor (Cu) is 0.18, Lamp Lumen Depreciation Factor (LLD) is 0.8, Lamp Lumen Depreciation Factor (LLD) is 0.9. 90013 90011 Space Height Ratio should be less than 3. 90013 90020 90006 90003 Calculation: 90004 90009 90010 90011 90003 Spacing between each Pole = (LL * CU * LLD * LDD) / Eh * W 90004 90013 90011 Spacing between each Pole = (33200 × 0.18 × 0.8 × 0.9) / (5 × 11.5) 90013 90011 Spacing between each Pole = 75 Foot. 90013 90011 Space Height Ratio = Distance between Pole / Road width 90013 90011 Space Height Ratio = 3.Which is less than define value. 90013 90011 90039 90003 Spacing between each Pole is 75 Foot. 90004 90042 90013 90020 90002 90003 (2) Calculate Street Light Luminaire Watt: 90004 90005 90006 90003 Example: 90004 Calculate Streetlight Watt of each Luminaire of Street Light Pole having following Details, 90009 90010 90011 Road Details: The width of road 90012 is 7 Meter. Distance between each Pole (D) is 50 Meter. 90013 90011 Required Illumination Level for Street Light (L) is 6.46 Lux per Square Meter. Luminous efficacy is 24 Lumen / Watt. 90013 90011 Maintenance Factor (mf) 0.29, Coefficient of Utilization Factor (Cu) is 0.9. 90013 90020 90006 90003 Calculation: 90004 90009 90010 90011 90003 Average Lumen of Lamp (Al) = 90004 +8663 Lumen. 90013 90011 90003 Average Lumen of Lamp (Al) = (LxWxD) / (mfxcu) 90004 90013 90011 Average Lumen of Lamp (Al) = (6.46x7x50) / (0.29 × 0.9) 90013 90011 Average Lumen of Lamp (Al) = 8663 Lumen. 90013 90011 90003 Watt of Each Street Light Luminar = 90004 Average Lumen of Lamp / Luminous efficacy 90013 90011 Watt of Each Street Light Laminar = 8663/24 90013 90011 90039 90003 Watt of Each Street Light Luminaire = 361 Watt 90004 90042 90013 90020 90002 90003 (3) Calculate Required Power for Street Light Area: 90004 90005 90006 90003 Example: 90004 Calculate Streetlight Watt of following Street Light Area, 90009 90010 90011 Required Illumination Level for Street Light (L) is 6 Lux per Square Meter.90013 90011 Luminous efficacy (En) is 20 Lumen per Watt. 90013 90011 Required Street Light Area to be illuminated (A) is 1 Square Meter. 90013 90020 90006 90003 Calculation: 90004 90009 90010 90011 90003 Required Streetlight Watt = (Lux per Sq.Meter X Surface Area of ​​Street Light) / Lumen per Watt. 90004 90013 90011 Required Streetlight Watt = (6 X 1) / 20. 90013 90011 90039 90003 Required Streetlight Watt = 0.3 watt per Square Meter. 90004 90042 90013 90020 90039 Like this: 90042 90006 Like Loading… 90009 90006 90039 90132 Related 90133 90042 90009 90006 90003 About Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng) 90004 90139 Jignesh Parmar has completed M.Tech (Power System Control), B.E (Electrical). He is member of Institution of Engineers (MIE) and CEng, India. Membership No: M-1473586.He has more than 16 years experience in Transmission -Distribution-Electrical Energy theft detection-Electrical Maintenance-Electrical Projects (Planning-Designing-Technical Review-coordination -Execution).He is Presently associate with one of the leading business group as a Deputy Manager at Ahmedabad, India. He has published numbers of Technical Articles in «Electrical Mirror», «Electrical India», «Lighting India», «Smart Energy», «Industrial Electrix» (Australian Power Publications) Magazines. He is Freelancer Programmer of Advance Excel and design useful Excel base Electrical Programs as per IS, NEC, IEC, IEEE codes. He is Technical Blogger and Familiar with English, Hindi, Gujarati, French languages.He wants to Share his experience & Knowledge and help technical enthusiasts to find suitable solutions and updating themselves on various Engineering Topics. 90009 .