1、照度的測量一、目的：了解和掌握照度測量的一般方法和事項；學習照度計的使用方法；通 過照度的測量，驗證距離平方反比定律。二、內容：建立照度測量的實驗系統；正確使用照度計完成照度測量。三、設備：光學平臺，滑軌，光闌，位置高度調整器，照度計，鹵素燈等。四、原理：照度測量的應用十分廣泛，日常生活、工農業生產、科學研究和國防建設常 常需要測量某一表面的照度，要求測量的照度量程也很寬。實際使用中一般用照度計完成照度測量。目前常用的照度計由接受光能的測 量頭（又稱光度頭）和信號顯示處理兩部分組成。光度頭包括光電探測器、 修正濾光器、余弦修正器組成。目前光電探測 器多采用硅光電池。由于光電器件的光譜響應度與

2、函數不同，因此必須對光 電器件的靈敏度進行校正，使之符合光譜光視效率 函數曲線才能進行光度測 量。 一般采用加濾色片的方法進行修正。此外，為消除光電探測器表面的菲 涅爾反射對余弦特性的影響，光電探測器前還需要加余弦修正器。圖1.照度測量示意圖圖1為實驗光路示意圖。將光度頭裝在專用夾具上，該夾具可以固定在可沿 滑軌移動的滑車上，滑軌的平直性良好。鹵素燈安裝在滑軌的燈座上，燈座固定。 在光電頭前適宜位置布置兩只光闌，第三只光闌可裝在移動的滑車上，這些光闌 能夠很好地消除由滑軌周圍的遮光簾和滑軌上的部件反射帶來的雜散光，雜散光 的屏蔽在光度測量中非常重要。調整光度頭和鹵素燈的位置，使光度頭測量面和燈

3、絲平面均垂直于滑軌測量 軸線，其中心點位于此軸線上。用直流穩壓電源給鹵素燈供電，精確控制燈的電流。改變燈到光度頭接收面 的距離，根據距離平方反比定律，光度頭接收面處的照度應為：式中：為鹵素燈的發光強度;為燈絲平面到光度頭測量面的距離。五、實驗步驟：1）打開鹵素燈電源，燈泡預熱10分鐘以上；2）將照度計的光度頭安裝固定在專用夾具上；3）調整燈座、光度頭夾具、固定光闌和可移動光闌的位置和高度，確保燈絲、 光闌孔、光度頭接收面在同一光軸上；4）調整光闌的孔徑，要求做到從光度頭接收面往鹵素燈方向看，只能看見一個 接一個的光闌和鹵素燈，其余什么也看不見；反之從鹵素燈往光度頭接收面 方向看，可看到光度頭，

4、在其他任何方向都看不到光度頭，并且光路中不得 有擋光的物體；5）移動光度頭，在不同的位置記錄照度計的照度值6）分析處理數據，分析照度值的不確定度；分析誤差原因；驗證距離平方反比 定律。距離（m）實測值（lx）理論值（lx）差值百分比（%）1 (48.3)394.313901.11%1.1 (38.3)316.08322.311.93%1.2 (28.3)259.5270.834.18%1.3 (18.3)216.79230.776.06%注：距離里面括號里面的內容為照度計在光學導軌上的刻度由照度的平方反比公式E廣-，取對數得l nEv=lnI-2lnl，標準相對不確定度E = ；（半）2U2（

5、I） + （華）2u2（1）:也+冬=些（其中 dIcl 12121標準燈的光強不確定度u=0），由于采用的是單次測量，故取用B類標準不確定度，即u（1） = u （1），置信因子k取5，光度導軌允許誤差極限取分度B值的一半，即 = 0.5mm值的一半，即 = 0.5mm，則有u (1)=0.5mm分析：理論上，距離平方和照度應該是反比例關系，實測時和反比例函數有 一定差距，實際值與理論值之間誤差均小于7%，誤差稍大，測量操作無誤， 產生實際值與理論值之間誤差的主要原因有距離測量存在誤差，光源在儀器內部導致距離測量不夠精確，實際的距離應從透鏡開始到照度計上光電傳感器光源有一定的尺寸與形狀，余弦矯正存在誤差，少量雜散光影響等。測量數據較少，可能存在較大偶然誤差結論：在一定誤差允許范圍內，照度的距離平方反比定律