При использовании материалов этого сайта - АКТИВНАЯ ССЫЛКА и размещение баннера -ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!

Секция ФИЗИКА. Люксметр: изготовление и его применение.

ВВЕДЕНИЕ

Однажды к нам в класс пришел работник санитарно- эпидемиологической станции и проверял незнакомым мне прибором освещенность. Меня это очень заинтересовало, и я решила спросить у учителя физики название этого прибора и его устройство.

Учитель также сказал, что этот прибор можно соорудить самим, чем я и занялась в дальнейшем.

Почти у каждого ученика зрение не достаточно хорошее. Факторы, от которых зависит зрение, довольно таки различны, но одним из них является освещенность рабочего места ученика. А в чем же она измеряется? Этот вопрос я и поставила перед собой. Я решила расширить свои знания по этой теме и выяснить, какова освещенность в учебных классах и соответствует ли она нормам. Таким образом, я поставила перед собой такие цели:

1. Изготовление самодельного люксметра.
2. Приобретение новых знаний и навыков по проведению экспериментов.
3. Повторение и углубление ранее полученных материалов.
4. Измерение освещенности в классах.
5. Получение закономерностей зависимости освещенности.
6. Выяснить, каким образом полученные результаты можно применить на практике.

Люксметр - это прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров. Простейший Люксметр состоит из селенового фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока, и измеряющего этот фототек стрелочного микроамперметра со шкалами, проградуированными в люксах. Показания люксметра зависят от спектрального состава излучения. Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемными устройствами оптического излучения в числовые значения. Предел допускаемого значения основной относительной погрешности измерения освещенности не более 8%.

Люксметр более высокого класса оснащается корригирующими светофильтрами, в сочетании с которыми спектральная чувствительность фотоэлемента приближается к чувствительности глаза; насадкой для уменьшения ошибок при измерении освещённости, создаваемой косо падающим светом; контрольной приставкой для поверки чувствительности прибора.

Светофильтр- устройство, меняющее спектральный состав и энергию падающего на него оптического излучения (света). Основной характеристикой светофильтра является спектральная зависимость его пропускания коэффициента t (или оптической плотности D , т. е. зависимость t или D от частоты (длины волны) излучения. СелективныеСветофильтр предназначены для отрезания (поглощения) или выделения каких-либо участков спектра. В сочетании с приёмниками света эти светофильтры изменяют спектральную чувствительность приёмников. Нейтральные светофильтры более или менее равномерно ослабляют поток излучения в определённой области спектра. Действие светофильтра может быть основано на любом оптическом явлении, обладающем спектральной избирательностью, — на поглощении света (абсорбционные светофильтры), отражении света (отражательные светофильтры), интерференции света (интерференционные Светофильтры), дисперсии света (дисперсионные светофильтры) и пр.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Школьный учебный микроамперметр последовательно соединим с селеновым фотоэлементом через переключатель. Переключатель используем для выключения фотоэлемента и переключения предела измерения микроамперметра на 100 мкА (для измерения малых освещенностей) и 500 мкА (для измерения больших освещенностей).

Для градуировки микроамперметра я использовала промышленный цифровой фотометр (люксметр-яркометр) мод. «ТКА-04/3» 1998 г.в., привезенный из районной СЭС. Расположим фотометрическую головку прибора параллельно плоскости измеряемого объекта. Проследим за тем, чтобы на окна фотоприемников не падала тень от оператора, производящего измерения, а также тень от временно находящихся предметов. Включим прибор в режим работы “ОСВЕЩЕННОСТЬ” и считаем с цифрового индикатора измеренное значение освещенности. Рядом положим промышленный и самодельный люксметры, с помощью листа фанеры (120*100) уменьшаем освещенность. Полученные результаты занесем в таблицы:

Для положения 100 мкА:

Для положения 500 мкА:

Далее с помощью самодельного люксметра я проводила исследования и эксперименты в пределах стен школы. Я измеряла освещенность на 5 партах, расположенных по углам и в центре:

1.Измеряла освещенность в классах на втором и третьем этажах после учебных занятий(14:00) и получила следующие результаты:

С искусственным освещением

Без искусственного освещения

2.Выбрала 2 классных помещения, расположенных на 3 этаже на восточной стороне с различной цветовой окраской стен:

Светлый класс

Темный класс

3.Измеряла освещенность до начала 1 урока и после 6 урока:

До начала учебных занятий:

После окончания учебных занятий:

4.Провела измерения в начальных и старших классах, в результате чего получила следующие значения зависимости освещенности от высоты парт:

5.Сравнивала освещенность в классных помещениях, расположенных с западной и с восточной стороны школ:

Восток (с искусственным освещением)

Запад (с искусственным освещением)

6.Свет имеет сложную структуру: состоит из 7 цветов - красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Вследствие этого я решила изучить закономерность прохождения света через светофильтры:

7.Так как свет проходит через оконное стекло, а оконное стекло бывает различной толщины, у меня появилась идея провести изучение зависимости освещенности от толщины стекла:

График зависимости:

8.Также я решила измерить зависимость освещенности у светильника без рассеивателя и размещая плоское зеркало (25*120кв. см) на отражающую поверхность, при этом получив следующее:

• Без рассеивателя показания люксметра равны 250 мкА 1640 лк
• С рассеивателем показания люксметра меньше 250 мкА, значит и меньше 1640 лк
• С зеркалом показания люксметра равны 260 мка=1800 лк

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

После проведения серии экспериментов по изучению камертона, я пришла к следующим выводам:

• Освещение в классных помещениях школы удовлетворяет требованиям СанПина (освещенность больше 300 лк.)
• Освещенность в классах со светлыми стенами больше на 10-20%, чем в классах с темными стенами.
• Ближе к концу учебных занятий освещенность в классах достигает нормы без искусственного освещения
• Освещенность в начальных классах меньше, чем в старших - высота парт меньше
• На первых уроках в классных помещениях, расположенных на восточной стороне, освещенность больше
• Наименьшей способностью пропускания света является зеленый цвет
• Освещенность в классных помещениях зависит от толщины стекла окон
• Для светильников с зеркальной отражающей поверхностью освещенность увеличивается на 10%

Способы увеличения освещенности.

• Наличие зеркальной отражающей поверхности в светильниках.
• Отсутствие пластмассового рассеивателя.
• Покраска стен красками светлых тонов.
• Передвинуть время начала уроков на 30-60 минут

Использованная литература и Интернет-ресурсы:

1.Большая советская энциклопедия, т.25/ Б.А. Введенский [и др.]. Государственное научное издательство, Большая советская энциклопедия, 1954.- стр. 548

Секция ФИЗИКА. Люксметр: изготовление и его применение.

Опубликовано 17.12.2011 г.