Какую силу тока покажет гальванометр присоединенный к селеновому фотоэлементу

Какую силу тока покажет гальванометр присоединенный к селеновому фотоэлементу

где I — сила света источника; ω=2π(1 — cos); — угол между осью конуса и его образующей.

• Полный световой поток, испускаемый изотропным точечным источником света,

• Освещенность поверхности определяется соотношением

где S — площадь поверхности, по которой равномерно распределя­ется падающий на нее световой поток Ф_v.

Освещенность, создаваемая изотропным точечным источником света,

E_v =,

где r — расстояние от поверхности до источника света; ε — угол падения лучей.

• Сила света любого элемента поверхности косинусного излуча­теля

I=I₀cosφ,

где φ — угол между нормалью к элементу поверхности и направ­лением наблюдения; I₀ — сила света элемента поверхности по на­правлению нормали к этому элементу.

• Яркость светящейся поверхности

L_v=I/σ, где I — сила света в направлении наблюдения; σ — площадь про­екции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

• Светимость определяется соотношением

где Ф_v — световой поток, испускаемый поверхностью; S — пло­щадь этой поверхности.

Светимость косинусных излучателей

М_v=πL_v.

Примечание. В соответствии с ГОСТ 26148—84 световые величины обо­значаются теми же буквами, что и соответствующие им энергетические вели­чины излучений. Отличаются обозначения только индексами: е — для энер­гетических величин и v — для световых. Но в обозначениях световых величин индекс v разрешается опускать в тех случаях, когда это не может привести к недоразумениям (например, энергетическая яркость — L_e яркость — L_v или L).

Примеры решения задач

Пример 1. Прожектор ближнего освещения дает пучок света в виде усеченного конуса с углом раствора 2=40°. Световой поток Ф прожектора равен 80 клм. Допуская, что световой поток распре­делен внутри конуса равномерно, определить силу света I прожек­тора.

Решение. Сила света I изотропного источника равна отно­шению светового потока Ф к телесному углу ω, в пределах которо­го распространяется световой поток, т. е.

I=Ф/ω. (1)

Выразим телесный угол через угол раствора. Из рис. 29.1 сле­дует, что элементарный телесный угол dω =2πsind. Телесный угол, соответствующий углу раствора 2 конуса, выразится интегралом:

, или

ω=2π(1 — cos) = 4 πsin 2 (/2).

Подставив выражение ω в формулу (1), получим

. (2)

Произведя вычисления по формуле (2), найдем I==211 ккд.

Пример 2. Люминесцентная цилиндрическая лампа диаметром d=2,5 см и длиной l=40 см создает на расстоянии r=5 м в направ­лении, перпендикулярном оси лампы, освещенность Е_v=2 лк. При­нимая лампу за косинусный излучатель, определить; 1) силу света I в данном направлении; 2) яркость L; 3) светимость М лампы.

Решение. 1. Больший из двух размеров лампы — длина — в 12 раз меньше расстояния, на котором измерена освещенность.

Следовательно, для вычисления силы света в данном направлении можно принять лампу за точечный источник и применить формулу

E=I/r 2 , откуда I=Er 2 .

Подставив значения величин в эту формулу и произведя вычис­ления, получим

2. Для вычисления яркости применим формулу

где а — площадь проекции протяженного источника света на плос­кость, перпендикулярную направлению наблюдения.

В случае цилиндрической люминесцентной лампы проекция име­ет форму прямоугольника длиной / и шириной d. Следовательно,

Произведя вычисления по этой формуле, найдем

3. Так как люминесцентную лампу можно считать косинусным излучателем, то ее светимость

М=πL=7,9 клк.

Задачи *

Световой поток, и сила света

29.1. Определить силу света I точечного источника, полный све­товой поток Ф которого равен 1 лм.

29.2. Лампочка, потребляющая мощность Р=75 Вт, создает на расстоянии r=3 м при нормальном падении лучей освещенность E=8 лк. Определить удельную мощность р лампочки (в ваттах на канделу) и световую отдачу η лампочки (в люменах на ватт).

29.3. В вершине кругового конуса находится точечный источник света, посылающий внутри конуса световой поток Ф==76 лм. Сила света I источника равна 120 кд. Определить телесный угол ω и угол раствора 2 конуса.

29.4. Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединен­ный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75 см от него поместить лампочку, полный световой поток Ф₀ которой ра­вен 1,2 клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента равна 10 см 2 , чувствительность i=300 мкА/лм.

Освещенность

29.5. Лампочка силой света I=80 кд находится на расстоянии а=2 м от собирательной линзы с диаметром d=12 см и главным фокусным расстоянием f=40 см. Линза дает на экране, расположенном на расстоянии b=30 см от линзы, круглое светлое пятно. Найти освещенность Е экрана на месте этого пятна. Поглощением света в линзе пренебречь.

29.6. При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t₁=3 с лампочкой силой света I₁==15 кд с расстояния r₁=50 см. Определить время t₂, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой силой света I₂=60 кд с расстояния r₂==2 м, чтобы полу­чить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?

29.7. На высоте h=3 м над землей и на расстоянии r=4 м от сте­ны висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность Е₁ стены и Е₂ горизонтальной поверхности земли у линии их пересе­чения.

29.8. На мачте высотой h=8 м висит лампа силой света I=1 ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на ка­ком расстоянии l от основания мачты освещенность Е поверхности земли равна 1 лк.

29.9. Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E₁ в центре площадки равна 40 лк, Е₂ на краю площадки равна 5 лк. Под каким углом в падают лучи на край площадки?

29.10. Над центром круглого стола радиусом r=80 см на высоте h=60 см висит лампа силой света I=100 кд. Определить: 1) осве­щенность E₁ в центре стола; 2) освещенность E₂ на краю стола; 3) световой поток Ф, падающий на стол; 4) среднюю освещенность <E> стола.

29.11. На какой высоте h над центром круглого стола радиу­сом г=\ м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?

Яркость и светимость

29.12. Отверстие в корпусе фонаря закрыто плоским молочным стеклом размером 10х15 см. Сила света I фонаря в направлении, составляющем угол φ=60° с нормалью, равна 15 кд. Определить яркость L стекла.

29.13. Вычислить и сравнить между собой силы света раскален­ного металлического шарика яркостью L₁=3 Мкд/м 2 и шарового светильника яркостью L₂=5 ккд/м 2 , если их диаметры d₁ и d₂ со­ответственно равны 2 мм и 20 см.

29.14. Светильник из молочного стекла имеет форму шара диа­метром d=20 см. Сила света I шара равна 80 кд. Определить пол­ный световой поток Ф, светимость М и яркость L светильника.

29.15. Солнце, находясь вблизи зенита, создает на горизонталь­ной поверхности освещенность E=0,1 Млк. Диаметр Солнца виден под углом α =32′. Определить видимую яркость L Солнца.

29.16. Длина l раскаленной добела металлической нити равна 30 см, диаметр d=0,2 мм. Сила света I нити в перпендикулярном ей направлении равна 24 кд. Определить яркость L нити.

29.17. Яркость L светящегося куба одинакова во всех направле­ниях и равна 5 ккд/м 2 . Ребро а куба равно 20 см. В каком направ­лении сила света I куба максимальна? Определить максимальную силу света I_mах куба.

29.18. Светящийся конус имеет одинаковую во всех направле­ниях яркость B=2 ккд/м 2 . Основание конуса не светится. Диаметр d основания равен 20 см, высота h=15 см. Определить силу света I конуса в направлениях: 1) вдоль оси; 2) перпендикулярном оси.

29.19. На высоте h=1 м над горизонтальной плоскостью парал­лельно ей расположен небольшой светящийся диск. Сила света I₀ диска в направлении его оси равна 100 кд. Принимая диск за то­чечный источник с косинусным распределением силы света, найти освещенность Е горизонтальной плоскости в точке А, удаленной на расстояние r=3 м от точки, расположенной под центром диска.

29.20. На какой высоте h над горизонтальной плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно поместить светящийся диск, чтобы осве­щенность в точке А была максимальной?

29.21. Определить освещенность Е, светимость М и яркость L киноэкрана, равномерно рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток Ф, падающий на экран из объектива киноаппа­рата (без киноленты), равен 1,75 клм. Размер экрана 5х3,6 м, ко­эффициент отражения ρ=0,75.

29.22. На какой высоте h нужно повесить лампочку силой све­та I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бу­маги была равна 1 кд/м 2 , если коэффициент отражения ρ бумаги равен 0,8?

29.23. Освещенность Е поверхности, покрытой слоем сажи, рав­на 150 лк, яркость L одинакова во всех направлениях и равна 1 кд/м 2 . Определить коэффициент отражения ρ сажи.

* Источник называется изотропным, если сила света источника одина­кова во всех направлениях.

* При решении задач по фотометрии электрические лампочки принимать за изотропные точечные источники света.

Какую силу тока покажет гальванометр присоединенный к селеновому фотоэлементу

http://zaletov.net
Решенные задачи по магнетизму

В настоящий момент в базе находятся следующие задачи(номера задач соответствуют задачнику). Задачи, помеченные светло-зеленым цветом, можно купить. Базовая цена 30 руб. Подробней об оплате

Ч_29-001. Определить силу света I точечного источника, полный световой поток Ф которого равен 1 лм.

Ч_29-002. Лампочка, потребляющая мощность Р=75 Вт, создает на расстоянии r=3 м при нормальном падении лучей освещенность E=8 лк. Определить удельную мощность р лампочки (в ваттах на канделу) и световую отдачу ? лампочки (в люменах на ватт).

Ч_29-003. В вершине кругового конуса находится точечный источник света, посылающий внутри конуса световой поток Ф==76 лм. Сила света I источника равна 120 кд. Определить телесный угол ? и угол раствора 2 конуса.

Ч_29-004. Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединенный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75 см от него поместить лампочку, полный световой поток Ф0 которой равен 1,2 клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента равна 10 см2, чувствительность i=300 мкА/лм.

Ч_29-005. Лампочка силой света I=80 кд находится на расстоянии а=2 м от собирательной линзы с диаметром d=12 см и главным фокусным расстоянием f=40 см. Линза дает на экране, расположенном на расстоянии b=30 см от линзы, круглое светлое пятно. Найти освещенность Е экрана на месте этого пятна. Поглощением света в линзе пренебречь.

Ч_29-006. При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t1=3 с лампочкой силой света I1==15 кд с расстояния r1=50 см. Определить время t2, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой силой света I2=60 кд с расстояния r2==2 м, чтобы получить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?

Ч_29-007. На высоте h=3 м над землей и на расстоянии r=4 м от стены висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность Е1 стены и Е2 горизонтальной поверхности земли у линии их пересечения.

Ч_29-008. На мачте высотой h=8 м висит лампа силой света I=1 ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на каком расстоянии l от основания мачты освещенность Е поверхности земли равна 1 лк.

Ч_29-009. Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E1 в центре площадки равна 40 лк, Е2 на краю площадки равна 5 лк. Под каким углом в падают лучи на край площадки?

Ч_29-010. Над центром круглого стола радиусом r=80 см на высоте h=60 см висит лампа силой света I=100 кд. Определить: 1) освещенность E1 в центре стола; 2) освещенность E2 на краю стола; 3) световой поток Ф, падающий на стол; 4) среднюю освещенность <E> стола.

Ч_29-011. На какой высоте h над центром круглого стола радиусом г= м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?

Ч_29-012. Отверстие в корпусе фонаря закрыто плоским молочным стеклом размером 10х15 см. Сила света I фонаря в направлении, составляющем угол ?=60° с нормалью, равна 15 кд. Определить яркость L стекла.

Ч_29-013. Вычислить и сравнить между собой силы света раскаленного металлического шарика яркостью L1=3 Мкд/м2 и шарового светильника яркостью L2=5 ккд/м2, если их диаметры d1 и d2 соответственно равны 2 мм и 20 см.

Ч_29-014. Светильник из молочного стекла имеет форму шара диаметром d=20 см. Сила света I шара равна 80 кд. Определить полный световой поток Ф, светимость М и яркость L светильника.

Ч_29-016. Длина l раскаленной добела металлической нити равна 30 см, диаметр d=0,2 мм. Сила света I нити в перпендикулярном ей направлении равна 24 кд. Определить яркость L нити.

Ч_29-017. Яркость L светящегося куба одинакова во всех направлениях и равна 5 ккд/м2. Ребро а куба равно 20 см. В каком направлении сила света I куба максимальна? Определить максимальную силу света Imах куба.

Ч_29-018. Светящийся конус имеет одинаковую во всех направлениях яркость B=2 ккд/м2. Основание конуса не светится. Диаметр d основания равен 20 см, высота h=15 см. Определить силу света I конуса в направлениях: 1) вдоль оси; 2) перпендикулярном оси.

Ч_29-019. На высоте h=1 м над горизонтальной плоскостью параллельно ей расположен небольшой светящийся диск. Сила света I0 диска в направлении его оси равна 100 кд. Принимая диск за точечный источник с косинусным распределением силы света, найти освещенность Е горизонтальной плоскости в точке А, удаленной на расстояние r=3 м от точки, расположенной под центром диска.

Ч_29-020. На какой высоте h над горизонтальной плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно поместить светящийся диск, чтобы освещенность в точке А была максимальной?

Ч_29-021. Определить освещенность Е, светимость М и яркость L киноэкрана, равномерно рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток Ф, падающий на экран из объектива киноаппарата (без киноленты), равен 1,75 клм. Размер экрана 5х3,6 м, коэффициент отражения ?=0,75.

Ч_29-022. На какой высоте h нужно повесить лампочку силой света I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бумаги была равна 1 кд/м2, если коэффициент отражения ? бумаги равен 0,8?

Ч_29-023. Освещенность Е поверхности, покрытой слоем сажи, равна 150 лк, яркость L одинакова во всех направлениях и равна 1 кд/м2. Определить коэффициент отражения ? сажи.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Селеновый фотоэлемент с запирающим слоем был детально исследован русским физиком Ульяниным в 1888 г. При этом Ульянин обнаружил пропорциональность между фототоком и силой света, снял спектральную характеристику этого фотоэлемента, обнаружил его безинерционность и устойчивость фототоков.  [16]

Селеновый фотоэлемент ( рис. 227) состоит из железной пластинки М, покрытой слоем селена А, на который нанесен сверху полупрозрачный слой золота или другого металла С. На границе между селеном и золотым слоем образуется запирающий слой В. Если слой золота соединить через гальванометр с железной пластинкой и освещать селен, то кванты света будут вырывать электроны из селена, полупроводника с n — проводимостью и переводить их в золото через запирающий слой ( см. стр. Селен заряжается положительно, контактный электрод железо получит положительный потенциал, а второй электрод золото — отрицательный, и таким образом получим элемент.  [17]

Селеновый фотоэлемент помещен в эбонитовую оправу с двумя клеммами, к которым присоединены выводы от железной пластинки и от слоя платины. На поверхность платиновой пленки нанесен защитный слой-прозрачного лака.  [18]

Селеновый фотоэлемент ( рис. 185) состоит из железной пластинки М, покрытой слоем селена А, на который нанесен сверху полупрозрачный слой золота или другого металла С. На границе между селеном и золотым слоем образуется запирающий слой В.  [19]

Селеновый фотоэлемент имеет максимум чувствительности при длине волны в 0 57 мкм.  [20]

Селеновый фотоэлемент 3, покрытый слоем виллемита, светящегося под действием излучения, подставлялся под бактерицидную лампу на расстоянии 40, 50, 75 и 100 см от середины трубки лампы в направлении, перпендикулярном оси лампы.  [21]

Селеновые фотоэлементы стареют; их спектральная чувствительность уменьшается со временем работы. Фотоэлементы утомляются, как и глаз, величина тока уменьшается с течением времени.  [22]

Селеновый фотоэлемент с пластмассовой ручкой присоединяется гибким проводом к гальванометру с зеркальной шкалой, градуированной в люксах. Прибор имеет три основных предела измерения: до 25, до 100 и до 500 лк. Переход с одного предела на другой достигается включением соответствующих шунтов.  [23]

Селеновым фотоэлементам присущи особенности, которые необходимо учитывать при их практическом использовании. При длительном сильном освещении фотоэлементы теряют свою чувствительность ( утомление); если такой фотоэлемент поместить в темноту, то через некоторое время он приобретает практически прежнюю чувствительность. При нагревании поверхности фотоэлемента уменьшается сопротивление запирающего слоя, в результате чего уменьшается сила фототока. Наибольшее нагревание производят инфракрасные лучи, содержащиеся в излучении ламп накаливания.  [25]

Селеновым фотоэлементам присущи особенности, которые необходимо учитывать при их практическом использовании. При длительном сильном освещении фотоэлементы теряют чувствительность ( утомление), но если затем фотоэлемент поместить в темноту, то через некоторое время он восстанавливает практически прежнюю чувствительность. В целом в течение года работы чувствительность селеновых фотоэлементов необратимо снижается на один процент. При нагревании поверхности фотоэлемента уменьшается сопротивление запирающего слоя, в результате чего уменьшается сила фототока. Наибольшее нагревание происходит при облучении инфракрасными лучами, содержащимися в излучении ламп накаливания. Поэтому в фотоколориметрах перед фотоэлементом ставят специальные ( тепловые) светофильтры, задерживающие инфракрасные лучи. В простейшем случае таким светофильтром может являться вода.  [26]

Изготовлен селеновый фотоэлемент ( В, Адаме.  [27]

Применяются селеновые фотоэлементы с запирающим слоем УФ-101, которые являются приемниками световой энергии, прошедшей через окрашенный раствор; они соединены между собой через чувствительный гальванометр.  [28]

Недостатками селенового фотоэлемента являются невысокая чувствительность и инерционность, появляющаяся уже в области звуковых частот.  [30]

Основные формулы

где I — сила света источника; ω=2π(1 — cos); — угол между осью конуса и его образующей.

• Полный световой поток, испускаемый изотропным точечным источником света,

• Освещенность поверхности определяется соотношением

где S — площадь поверхности, по которой равномерно распределя­ется падающий на нее световой поток Ф_v.

Освещенность, создаваемая изотропным точечным источником света,

E_v =,

где r — расстояние от поверхности до источника света; ε — угол падения лучей.

• Сила света любого элемента поверхности косинусного излуча­теля

I=I₀cosφ,

где φ — угол между нормалью к элементу поверхности и направ­лением наблюдения; I₀ — сила света элемента поверхности по на­правлению нормали к этому элементу.

• Яркость светящейся поверхности

L_v=I/σ, где I — сила света в направлении наблюдения; σ — площадь про­екции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

• Светимость определяется соотношением

где Ф_v — световой поток, испускаемый поверхностью; S — пло­щадь этой поверхности.

Светимость косинусных излучателей

М_v=πL_v.

Примечание. В соответствии с ГОСТ 26148—84 световые величины обо­значаются теми же буквами, что и соответствующие им энергетические вели­чины излучений. Отличаются обозначения только индексами: е — для энер­гетических величин и v — для световых. Но в обозначениях световых величин индекс v разрешается опускать в тех случаях, когда это не может привести к недоразумениям (например, энергетическая яркость — L_e яркость — L_v или L).

Примеры решения задач

Пример 1. Прожектор ближнего освещения дает пучок света в виде усеченного конуса с углом раствора 2=40°. Световой поток Ф прожектора равен 80 клм. Допуская, что световой поток распре­делен внутри конуса равномерно, определить силу света I прожек­тора.

Решение. Сила света I изотропного источника равна отно­шению светового потока Ф к телесному углу ω, в пределах которо­го распространяется световой поток, т. е.

I=Ф/ω. (1)

Выразим телесный угол через угол раствора. Из рис. 29.1 сле­дует, что элементарный телесный угол dω =2πsind. Телесный угол, соответствующий углу раствора 2 конуса, выразится интегралом:

, или

ω=2π(1 — cos) = 4 πsin 2 (/2).

Подставив выражение ω в формулу (1), получим

. (2)

Произведя вычисления по формуле (2), найдем I==211 ккд.

Пример 2. Люминесцентная цилиндрическая лампа диаметром d=2,5 см и длиной l=40 см создает на расстоянии r=5 м в направ­лении, перпендикулярном оси лампы, освещенность Е_v=2 лк. При­нимая лампу за косинусный излучатель, определить; 1) силу света I в данном направлении; 2) яркость L; 3) светимость М лампы.

Решение. 1. Больший из двух размеров лампы — длина — в 12 раз меньше расстояния, на котором измерена освещенность.

Следовательно, для вычисления силы света в данном направлении можно принять лампу за точечный источник и применить формулу

E=I/r 2 , откуда I=Er 2 .

Подставив значения величин в эту формулу и произведя вычис­ления, получим

2. Для вычисления яркости применим формулу

где а — площадь проекции протяженного источника света на плос­кость, перпендикулярную направлению наблюдения.

В случае цилиндрической люминесцентной лампы проекция име­ет форму прямоугольника длиной / и шириной d. Следовательно,

Произведя вычисления по этой формуле, найдем

3. Так как люминесцентную лампу можно считать косинусным излучателем, то ее светимость

М=πL=7,9 клк.

Задачи *

Световой поток, и сила света

29.1. Определить силу света I точечного источника, полный све­товой поток Ф которого равен 1 лм.

29.2. Лампочка, потребляющая мощность Р=75 Вт, создает на расстоянии r=3 м при нормальном падении лучей освещенность E=8 лк. Определить удельную мощность р лампочки (в ваттах на канделу) и световую отдачу η лампочки (в люменах на ватт).

29.3. В вершине кругового конуса находится точечный источник света, посылающий внутри конуса световой поток Ф==76 лм. Сила света I источника равна 120 кд. Определить телесный угол ω и угол раствора 2 конуса.

29.4. Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединен­ный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75 см от него поместить лампочку, полный световой поток Ф₀ которой ра­вен 1,2 клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента равна 10 см 2 , чувствительность i=300 мкА/лм.

Освещенность

29.5. Лампочка силой света I=80 кд находится на расстоянии а=2 м от собирательной линзы с диаметром d=12 см и главным фокусным расстоянием f=40 см. Линза дает на экране, расположенном на расстоянии b=30 см от линзы, круглое светлое пятно. Найти освещенность Е экрана на месте этого пятна. Поглощением света в линзе пренебречь.

29.6. При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t₁=3 с лампочкой силой света I₁==15 кд с расстояния r₁=50 см. Определить время t₂, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой силой света I₂=60 кд с расстояния r₂==2 м, чтобы полу­чить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?

29.7. На высоте h=3 м над землей и на расстоянии r=4 м от сте­ны висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность Е₁ стены и Е₂ горизонтальной поверхности земли у линии их пересе­чения.

29.8. На мачте высотой h=8 м висит лампа силой света I=1 ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на ка­ком расстоянии l от основания мачты освещенность Е поверхности земли равна 1 лк.

29.9. Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E₁ в центре площадки равна 40 лк, Е₂ на краю площадки равна 5 лк. Под каким углом в падают лучи на край площадки?

29.10. Над центром круглого стола радиусом r=80 см на высоте h=60 см висит лампа силой света I=100 кд. Определить: 1) осве­щенность E₁ в центре стола; 2) освещенность E₂ на краю стола; 3) световой поток Ф, падающий на стол; 4) среднюю освещенность <E> стола.

29.11. На какой высоте h над центром круглого стола радиу­сом г=\ м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?

Яркость и светимость

29.12. Отверстие в корпусе фонаря закрыто плоским молочным стеклом размером 10х15 см. Сила света I фонаря в направлении, составляющем угол φ=60° с нормалью, равна 15 кд. Определить яркость L стекла.

29.13. Вычислить и сравнить между собой силы света раскален­ного металлического шарика яркостью L₁=3 Мкд/м 2 и шарового светильника яркостью L₂=5 ккд/м 2 , если их диаметры d₁ и d₂ со­ответственно равны 2 мм и 20 см.

29.14. Светильник из молочного стекла имеет форму шара диа­метром d=20 см. Сила света I шара равна 80 кд. Определить пол­ный световой поток Ф, светимость М и яркость L светильника.

29.15. Солнце, находясь вблизи зенита, создает на горизонталь­ной поверхности освещенность E=0,1 Млк. Диаметр Солнца виден под углом α =32′. Определить видимую яркость L Солнца.

29.16. Длина l раскаленной добела металлической нити равна 30 см, диаметр d=0,2 мм. Сила света I нити в перпендикулярном ей направлении равна 24 кд. Определить яркость L нити.

29.17. Яркость L светящегося куба одинакова во всех направле­ниях и равна 5 ккд/м 2 . Ребро а куба равно 20 см. В каком направ­лении сила света I куба максимальна? Определить максимальную силу света I_mах куба.

29.18. Светящийся конус имеет одинаковую во всех направле­ниях яркость B=2 ккд/м 2 . Основание конуса не светится. Диаметр d основания равен 20 см, высота h=15 см. Определить силу света I конуса в направлениях: 1) вдоль оси; 2) перпендикулярном оси.

29.19. На высоте h=1 м над горизонтальной плоскостью парал­лельно ей расположен небольшой светящийся диск. Сила света I₀ диска в направлении его оси равна 100 кд. Принимая диск за то­чечный источник с косинусным распределением силы света, найти освещенность Е горизонтальной плоскости в точке А, удаленной на расстояние r=3 м от точки, расположенной под центром диска.

29.20. На какой высоте h над горизонтальной плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно поместить светящийся диск, чтобы осве­щенность в точке А была максимальной?

29.21. Определить освещенность Е, светимость М и яркость L киноэкрана, равномерно рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток Ф, падающий на экран из объектива киноаппа­рата (без киноленты), равен 1,75 клм. Размер экрана 5х3,6 м, ко­эффициент отражения ρ=0,75.

29.22. На какой высоте h нужно повесить лампочку силой све­та I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бу­маги была равна 1 кд/м 2 , если коэффициент отражения ρ бумаги равен 0,8?

29.23. Освещенность Е поверхности, покрытой слоем сажи, рав­на 150 лк, яркость L одинакова во всех направлениях и равна 1 кд/м 2 . Определить коэффициент отражения ρ сажи.

* Источник называется изотропным, если сила света источника одина­кова во всех направлениях.

* При решении задач по фотометрии электрические лампочки принимать за изотропные точечные источники света.

Какую силу тока покажет гальванометр присоединенный к селеновому фотоэлементу

29.2 Лампочка, потребляющая мощность P=75 Вт, создает на расстоянии r=3 м при нормальном падении лучей освещенность E=8 лк. Определить удельную мощность p лампочки (в ваттах на канделу) и световую отдачу η лампочки (в люменах на ватт).
РЕШЕНИЕ

29.3 В вершине кругового конуса находится точечный источник света, посылающий внутри конуса световой поток Ф=76 лм. Сила света I источника равна 120 кд. Определить телесный угол ω и угол раствора 2ϑ конуса.
РЕШЕНИЕ

29.4 Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединенный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75 см от него поместить лампочку, полный световой поток Ф0 которой равен 1,2 клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента равна 10 см2, чувствительность i=300 мкА/лм.
РЕШЕНИЕ

29.5 Лампочка силой света I=80 кд находится на расстоянии a=2 м от собирательной линзы с диаметром d=12 см и главным фокусным расстоянием f=40 см. Линза дает на экране, расположенном на расстоянии b=30 см от линзы, круглое светлое пятно. Найти освещенность E экрана на месте этого пятна. Поглощением света в линзе пренебречь.
РЕШЕНИЕ

29.6 При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t1=3 с лампочкой силой света I1= 15 кд с расстояния r1=50 см. Определить время t2, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой силой света I2=60 кд с расстояния r2=2 м, чтобы получить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?
РЕШЕНИЕ

29.7 На высоте h=3 м над землей и на расстоянии r=4 м от стены висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность Е1 стены и E2 горизонтальной поверхности земли у линии их пересечения.
РЕШЕНИЕ

29.8 На мачте высотой h=8 м висит лампа силой света I=1 ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на каком расстоянии l от основания мачты освещенность E поверхности земли равна 1 лк.
РЕШЕНИЕ

29.9 Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E1 в центре площадки равна 40 лк, E2 на краю площадки равна 5 лк. Под каким углом ε падают лучи на край площадки?
РЕШЕНИЕ

29.10 Над центром круглого стола радиусом r=80 см на высоте h=60 см висит лампа силой света I=100 кд. Определить: 1) освещенность E1 в центре стола; 2) освещенность Е2 на краю стола; 3) световой поток Ф, падающий на стол; 4) среднюю освещенность стола.
РЕШЕНИЕ

29.11 На какой высоте h над центром круглого стола радиусом r=1 м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?
РЕШЕНИЕ

29.12 Отверстие в корпусе фонаря закрыто плоским молочным стеклом размером 10×15 см. Сила света I фонаря в направлении, составляющем угол φ=60° с нормалью, равна 15 кд. Определить яркость L стекла.
РЕШЕНИЕ

29.13 Вычислить и сравнить между собой силы света раскаленного металлического шарика яркостью L1=3 Мкд/м2 и шарового светильника яркостью L2=5 ккд/м2, если их диаметры d1 и d2 соответственно равны 2 мм и 20 см.
РЕШЕНИЕ

29.14 Светильник из молочного стекла имеет форму шара диаметром d=20 см. Сила света I шара равна 80 кд. Определить полный световой поток Ф, светимость M и яркость L светильника.
РЕШЕНИЕ

29.15 Солнце, находясь вблизи зенита, создает на горизонтальной поверхности освещенность E=0,1 Млк. Диаметр Солнца виден под углом α=32 . Определить видимую яркость L Солнца.
РЕШЕНИЕ

29.16 Длина l раскаленной добела металлической нити равна 30 см, диаметр d=0,2 мм. Сила света I нити в перпендикулярном ей направлении равна 24 кд. Определить яркость L нити.
РЕШЕНИЕ

29.17 Яркость L светящегося куба одинакова во всех направлениях и равна 5 ккд/м2. Ребро a куба равно 20 см. В каком направлении сила света I куба максимальна? Определить максимальную силу света Imax куба.
РЕШЕНИЕ

29.18 Светящийся конус имеет одинаковую во всех направлениях яркость B=2 ккд/м2. Основание конуса не светится. Диаметр d основания равен 20 см, высота h=15 см. Определить силу света I конуса в направлениях: 1) вдоль оси; 2) перпендикулярном оси.
РЕШЕНИЕ

29.19 На высоте h=1 м над горизонтальной плоскостью параллельно ей расположен небольшой светящийся диск. Сила света I0 диска в направлении его оси равна 100 кд. Принимая диск за точечный источник с косинусным распределением силы света, найти освещенность E горизонтальной плоскости в точке A, удаленной на расстояние r=3 м от точки, расположенной под центром диска.
РЕШЕНИЕ

29.20 На какой высоте h над горизонтальной плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно поместить светящийся диск, чтобы освещенность в точке А была максимальной?
РЕШЕНИЕ

29.21 Определить освещенность E, светимость M и яркость L киноэкрана, равномерно рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток Ф, падающий на экран из объектива киноаппарата (без киноленты), равен 1,75 клм. Размер экрана 5×3,6 м, коэффициент отражения ρ=0,75.
РЕШЕНИЕ

29.22 На какой высоте h нужно повесить лампочку силой света I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бумаги была равна 1 кд/м2, если коэффициент отражения ρ бумаги равен 0,8?
РЕШЕНИЕ

29.23 Освещенность E поверхности, покрытой слоем сажи, равна 150 лк, яркость L одинакова во всех направлениях и равна 1 кд/м2. Определить коэффициент отражения ρ сажи.
РЕШЕНИЕ

1 Прожектор ближнего освещения дает пучок света в виде усеченного конуса с углом раствора 2ϑ=40°. Световой поток Ф прожектора равен 80 клм. Допуская, что световой поток распределен внутри конуса равномерно, определить силу света I прожектора.
РЕШЕНИЕ

2 Люминесцентная цилиндрическая лампа диаметром d=2,5 см и длиной l=40 см создает на расстоянии r=5 м в направлении, перпендикулярном оси лампы, освещенность E=2 лк. Принимая лампу за косинусный излучатель, определить: 1) силу света I в данном направлении; 2) яркость L; 3) светимость M лампы.
РЕШЕНИЕ

Какую силу тока покажет гальванометр присоединенный к селеновому фотоэлементу

http://zaletov.net
Решенные задачи по магнетизму

В настоящий момент в базе находятся следующие задачи(номера задач соответствуют задачнику). Задачи, помеченные светло-зеленым цветом, можно купить. Базовая цена 30 руб. Подробней об оплате

Ч_29-001. Определить силу света I точечного источника, полный световой поток Ф которого равен 1 лм.

Ч_29-002. Лампочка, потребляющая мощность Р=75 Вт, создает на расстоянии r=3 м при нормальном падении лучей освещенность E=8 лк. Определить удельную мощность р лампочки (в ваттах на канделу) и световую отдачу ? лампочки (в люменах на ватт).

Ч_29-003. В вершине кругового конуса находится точечный источник света, посылающий внутри конуса световой поток Ф==76 лм. Сила света I источника равна 120 кд. Определить телесный угол ? и угол раствора 2 конуса.

Ч_29-004. Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединенный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75 см от него поместить лампочку, полный световой поток Ф0 которой равен 1,2 клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента равна 10 см2, чувствительность i=300 мкА/лм.

Ч_29-005. Лампочка силой света I=80 кд находится на расстоянии а=2 м от собирательной линзы с диаметром d=12 см и главным фокусным расстоянием f=40 см. Линза дает на экране, расположенном на расстоянии b=30 см от линзы, круглое светлое пятно. Найти освещенность Е экрана на месте этого пятна. Поглощением света в линзе пренебречь.

Ч_29-006. При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t1=3 с лампочкой силой света I1==15 кд с расстояния r1=50 см. Определить время t2, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой силой света I2=60 кд с расстояния r2==2 м, чтобы получить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?

Ч_29-007. На высоте h=3 м над землей и на расстоянии r=4 м от стены висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность Е1 стены и Е2 горизонтальной поверхности земли у линии их пересечения.

Ч_29-008. На мачте высотой h=8 м висит лампа силой света I=1 ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на каком расстоянии l от основания мачты освещенность Е поверхности земли равна 1 лк.

Ч_29-009. Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E1 в центре площадки равна 40 лк, Е2 на краю площадки равна 5 лк. Под каким углом в падают лучи на край площадки?

Ч_29-010. Над центром круглого стола радиусом r=80 см на высоте h=60 см висит лампа силой света I=100 кд. Определить: 1) освещенность E1 в центре стола; 2) освещенность E2 на краю стола; 3) световой поток Ф, падающий на стол; 4) среднюю освещенность <E> стола.

Ч_29-011. На какой высоте h над центром круглого стола радиусом г= м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?

Ч_29-012. Отверстие в корпусе фонаря закрыто плоским молочным стеклом размером 10х15 см. Сила света I фонаря в направлении, составляющем угол ?=60° с нормалью, равна 15 кд. Определить яркость L стекла.

Ч_29-013. Вычислить и сравнить между собой силы света раскаленного металлического шарика яркостью L1=3 Мкд/м2 и шарового светильника яркостью L2=5 ккд/м2, если их диаметры d1 и d2 соответственно равны 2 мм и 20 см.

Ч_29-014. Светильник из молочного стекла имеет форму шара диаметром d=20 см. Сила света I шара равна 80 кд. Определить полный световой поток Ф, светимость М и яркость L светильника.

Ч_29-016. Длина l раскаленной добела металлической нити равна 30 см, диаметр d=0,2 мм. Сила света I нити в перпендикулярном ей направлении равна 24 кд. Определить яркость L нити.

Ч_29-017. Яркость L светящегося куба одинакова во всех направлениях и равна 5 ккд/м2. Ребро а куба равно 20 см. В каком направлении сила света I куба максимальна? Определить максимальную силу света Imах куба.

Ч_29-018. Светящийся конус имеет одинаковую во всех направлениях яркость B=2 ккд/м2. Основание конуса не светится. Диаметр d основания равен 20 см, высота h=15 см. Определить силу света I конуса в направлениях: 1) вдоль оси; 2) перпендикулярном оси.

Ч_29-019. На высоте h=1 м над горизонтальной плоскостью параллельно ей расположен небольшой светящийся диск. Сила света I0 диска в направлении его оси равна 100 кд. Принимая диск за точечный источник с косинусным распределением силы света, найти освещенность Е горизонтальной плоскости в точке А, удаленной на расстояние r=3 м от точки, расположенной под центром диска.

Ч_29-020. На какой высоте h над горизонтальной плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно поместить светящийся диск, чтобы освещенность в точке А была максимальной?

Ч_29-021. Определить освещенность Е, светимость М и яркость L киноэкрана, равномерно рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток Ф, падающий на экран из объектива киноаппарата (без киноленты), равен 1,75 клм. Размер экрана 5х3,6 м, коэффициент отражения ?=0,75.

Ч_29-022. На какой высоте h нужно повесить лампочку силой света I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бумаги была равна 1 кд/м2, если коэффициент отражения ? бумаги равен 0,8?

Ч_29-023. Освещенность Е поверхности, покрытой слоем сажи, равна 150 лк, яркость L одинакова во всех направлениях и равна 1 кд/м2. Определить коэффициент отражения ? сажи.

Исследование селенового вентильного фотоэлемента и применение его для проверки законов освещенности

Приборы и принадлежности: оптическая скамья, фотоэлемент, электрическая лампочка, микроамперметр, потенциометр, источник питания.

Цель работы: исследование характеристик селенового фотоэлемента и использование его для проверки законов освещенности.

Действие вентильных фотоэлементов основано на свойствах электронно-дырочного или p- n перехода, т.е. границы между двумя полупроводниками, один из которых имеет электропроводимость n – типа (основные носители тока – электроны), а другой p – типа (основные носители тока – дырки).

При контакте между двумя полупроводниками с различными типами проводимости происходит диффузия дырок и электронов через границу и создается двойной электрический слой, т.е. уход дырок из p-области приводит к возникновению отрицательного объемного заряда, а уход электронов из n-области — к возникновению положительного заряда.

Двойной электрический слой создает электрическое поле, препятствующее дальнейшему переходу основных носителей.

При освещении p–n перехода светом в прилегающих к нему областях создаются дополнительные электронно-дырочные пары. Вследствие этого не основные носители (электроны в p–области, дырки в n–области) будут свободно проходить через p–n переход, т.е. дырки будут втягиваться в p–область; а электроны в n–область. В p–области накопится избыточный положительный заряд, а в n–области отрицательный заряд, и между p– и n–областями возникает фото – ЭДС. Если такой фотоэлемент подключить к внешней нагрузке, то по цепи потечет фототок.

Таким образом, вентильные фотоэлементы представляют собой источники тока, непосредственно преобразующие световую энергию в электрическую. Селеновый фотоэлемент, используемый в данной работе, состоит из металлической пластинки (один электрод фотоэлемента), на которую нанесен слой селена с проводимостью (p- типа), т.е. дырочный. Вторым электродом является тонкий полупрозрачный слой золота, напыленный на селен. Часть атомов золота диффундирует в селен, в результате чего слой селена приобретает проводимость n– типа, т.е. электронную. Таким образом, внутри селена возникает p- n переход, способный при освещении генерировать фото — Э.Д.С.

Электрическая схема установки приведена на рис.17, а устройство фотоэлемента – на рис.18

Б

Одним из важнейших параметров любого фотоэлемента является его интегральная чувствительность g, определяемая как отношение приращения тока в цепи фотоэлемента Iф к приращению светового потока Ф, вызвавшего это приращение тока:

. (1)

Интегральную чувствительность можно определить по световой характеристике фотоэлемента, т.е. зависимости силы тока от величины светового потока, падающего нормально на фотоэлемент

Фотоэлемент можно использовать для измерения освещенности, а значит и для проверки законов освещенности. Как известно, освещенность Е, создаваемая точечным источником, обратно пропорциональна квадрату расстояния r от источника до освещаемой поверхности и прямо пропорциональна силе света Iл источника и косинусу угла a между направлением светового потока (осью узкого корпуса, внутри которого распространяется поток) и нормально к освещаемой поверхности;

(3)

При этом между световым потоком и освещенностью существует соотношение:

где S – площадь освещаемой поверхности.

электрод

Au

n – Se p — Se

Порядок выполнения работы

1.Снятие световой характеристики и определение интегральной чувствительности фотоэлемента.

Установить фотоэлемент так, чтобы угол между падающими лучами и перпендикуляром к площади фотоэлемента был равен 0 0 , при этом ручка поворота фотоэлемента должна находиться на нулевой отметке угловой шкалы прибора (на расстоянии r =0,1 м от фотоэлемента) и записать силу фототока Iф.

Меняя расстояние на Dr=0,04м, записать показания микроамперметра. Данные занести в таблицу 1.

Каталог файлов

29.1. Определить силу света I точечного источника, полный световой поток Ф которого равен 1 лм.

29.2. Лампочка, потребляющая мощность P=75 Вт, создает на расстоянии r=3 м при нормальном падении лучей освещенность E=8 лк. Определить удельную мощность p лампочки.

29.3. В вершине кругового конуса находится точечный источник света, посылающий внутри конуса световой поток Ф=76 лм. Сила света I источника равна 120 кд. Определить.

29.4. Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединенный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75 см от него поместить лампочку, полный световой.

29.5. Лампочка силой света I=80 кд находится на расстоянии a=2 м от собирательной линзы с диаметром d=12 см и главным фокусным расстоянием f=40 см. Линза дает.

29.6. При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t1=3 с лампочкой силой света I1= 15 кд с расстояния r1=50 см. Определить.

29.7. На высоте h=3 м над землей и на расстоянии r=4 м от стены висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность Е1 стены и E2.

29.8. На мачте высотой h=8 м висит лампа силой света I=1 ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на каком расстоянии l от основания мачты.

29.9. Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E1 в центре площадки равна 40 лк, E2 на краю площадки равна 5 лк. Под каким.

29.10. Над центром круглого стола радиусом r=80 см на высоте h=60 см висит лампа силой света I=100 кд. Определить: 1) освещенность E1 в центре стола;.

29.11. На какой высоте h над центром круглого стола радиусом r=1 м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?

29.12. Отверстие в корпусе фонаря закрыто плоским молочным стеклом размером 10×15 см. Сила света I фонаря в направлении, составляющем угол φ=60° с нормалью.

29.13. Вычислить и сравнить между собой силы света раскаленного металлического шарика яркостью L1=3 Мкд/м2 и шарового светильника яркостью.

29.14. Светильник из молочного стекла имеет форму шара диаметром d=20 см. Сила света I шара равна 80 кд. Определить полный световой поток Ф, светимость M и яркость.

29.15. Солнце, находясь вблизи зенита, создает на горизонтальной поверхности освещенность E=0,1 Млк. Диаметр Солнца виден под углом α=32′. Определить видимую.

29.16. Длина l раскаленной добела металлической нити равна 30 см, диаметр d=0,2 мм. Сила света I нити в перпендикулярном ей направлении равна 24 кд. Определить.

29.17. Яркость L светящегося куба одинакова во всех направлениях и равна 5 ккд/м2. Ребро a куба равно 20 см. В каком направлении сила света I куба.

29.18. Светящийся конус имеет одинаковую во всех направлениях яркость B=2 ккд/м2. Основание конуса не светится. Диаметр d основания равен 20 см, высота.

29.19. На высоте h=1 м над горизонтальной плоскостью параллельно ей расположен небольшой светящийся диск. Сила света I0 диска в направлении его оси.

29.20. На какой высоте h над горизонтальной плоскостью (см. предыдущую задачу) нужно поместить светящийся диск, чтобы освещенность в точке А была максимальной.

29.21. Определить освещенность E, светимость M и яркость L киноэкрана, равномерно рассеивающего свет во всех направлениях, если световой поток Ф, падающий на.

29.22. На какой высоте h нужно повесить лампочку силой света I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бумаги была равна 1 кд/м2, если.

29.23. Освещенность E поверхности, покрытой слоем сажи, равна 150 лк, яркость L одинакова во всех направлениях и равна 1 кд/м2. Определить коэффициент.

Селеновый фотоэлемент

Селеновый фотоэлемент представляет собой слой селена, на который напылением наносится тонкий слой серебра, а снизу находится стальная или железная пластинка (рис.3).

Рис.3. Устройство селенового фотоэлемента.

Для чистого селена характерна дырочная проводимость (рис. 4).

Рис. 4 Рис. 5 Рис. 6

Процессы, происходящие в селеновом фотоэлементе при действии света.

Свет, падая на прозрачный слой серебра (Ag), частично вступает во взаимодействие с ним, выбивая из него фотоэлектроны, а частично проходит в слой селена (Se), который, поглощая свет, увеличивает свою внутреннюю энергию и нагревается. В результате нагрева селен меняет свою модификацию на кристаллическую, и в этой части селена появляются свободные электроны (рис. 5). Возникает п-р переход (запирающий слой), открытый для дырок и закрытый для электронов. Дырки переходят в нижний слой селена, электроны остаются в его верхнем слое (рис. 6), в результате серебряная и железная пластинки заряжаются разноименно. Таким образом возникает разность потенциалов, и гальванометр регистрирует ее величину.

Селеновый фотоэлемент, медно-закисный, германиевый, сернисто-таллиевый относятся к вентильным фотоэлементам, большим преимуществом которых является то, что они работают без источника тока.

Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 10960 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ