Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
не забудьте воспользоваться соответствующим фильтром или системой из двух
почти скрещен-
206
ных поляроидов.) Используйте табл. 4.3 п.4.4 н результаты задачи 4.21 для
определения освещенности, создаваемой Солнцем.
Ответ. Около 90 мвт/см2 для видимого света.
4.23. Световая эффективность Солнца. Предположим, что весь видимый свет
от Солнца проникает через земную атмосферу с пренебрежимо малыми
потерями. Используйте результаты задачи 4.22, а также значение солнечной
постоянной вне атмосферы Земли, взятое из справочника, для подсчета
световой эффективности Солнца. Сравните полученный результат со значением
световой эффективности лампы. (По справочнику, 5000-ваттная лампа на 127
в имеет эффективность, равную 4,7% •)
4.24. Опыт. Измерение мощности и световой эффективности электрической
лампы. Для этого опыта нам понадобится лампа накаливания (либо с
прозрачным, либо с матовым баллоном), свеча, две восковые пластинки
("домашний воск", используемый для запечатывания домашних консервов, желе
и джемов) и кусок алюминиевой фольги. Эталоном будет служить свеча. Мы
предполагаем, что эта свеча близка к стандартной свече, т. е. испускает
свет мощностью около 20 мет в видимой области спектра. Параметры лампы
неизвестны. Однако полная мощность лампы известна н указана на баллоне.
Выходную мощность лампы в видимом диапазоне можно измерить сравнением со
свечой. Положите алюминиевую фольгу между двумя пластинками парафина.
Поднесите этот "бутерброд" из алюминия н парафина к свече. Запомните
яркость пластинки, обращенной к свече, и темноту второй пластинки,
следующей за фольгой. Теперь поднесите этот "бутерброд" к лампе. Далее
(вечером, когда зажжена только свеча и горит лампа) расположите
парафиновый детектор между лампой и свечой так, чтобы каждая пластинка
освещалась одним источником. Найдите положения источников, при которых
две пластинки будут освещены одинаково. Измерьте эти расстояния. Теперь
дело за арифметикой (используйте закон обратных квадратов). Ответ для
мощности лампы дайте в свечах н ваттах (предполагая, что свеча - это
эталон). Определите эффективность лампы.
С несколько более сложным оборудованием вы могли бы определить
освещенность от Солнца в видимом диапазоне в единицах вт/см2 или (считая,
что 1 св/см2= =20 мвт/см2) в св/см2. У вас могут быть осложнения,
связанные с наличием фонового освещения. В этом случае используйте более
сильную лампу, мощностью порядка 200 вт. Возможно, вам понадобится
коллиматор в виде трубы, или кусок картона с соответствующими
отверстиями, или темная ткань. Откалибруйте лампу в свечах так, как это
было указано выше. Найдите расстояние лампы до парафина, при котором
получается та же освещенность, что и от Солнца. Зная геометрию системы,
вы можете вычислить поток от лампы в единицах св/см2 и таким образом
определить освещенность от Солнца в единицах св/см2.
4.25. Опыт. Электрические лампы с матовым баллоном. Возьмите две
одинаковые лампы с матовым и молочным баллоном. Включите их. Обратите
внимание на яркую сердцевину матовой лампы. Свет же от молочной лампы
более однороден. Поэтому лампа с матовым баллоном имеет меньшую
эффективную поверхность, чем лампа с молочным баллоном. Поскольку
мощность ламп одинакова, то они, по-видимому, имеют одинаковый световой
выход. В связи с этим поверхность внутренней сердцевины матовой лампы
должна быть ярче. Посмотрите на центральную область каждой зажженной
лампы через круглое отверстие, образованное вашими пальцами. Руку держите
на одном и том же расстоянии от глаз, так чтобы телесный угол был одним и
тем же. Какой баллон ярче (в центре)? Измерьте диаметр площади внутренней
сердцевины матовой лампы с помощью линейки. (Возможно, для этого вам
понадобится уменьшить яркость лампы. В этом случае смотрите на лампу
через частично скрещенные поляроиды.) Предскажите и вычислите отношение
поверхностной яркости для двух баллонов, взяв за основу "эффективную
сферу" с диаметром, равным диаметру яркой сердцевины матовой лампы.
Теперь измерьте отношение поверхностных яркостей следующим образом.
Поместите каждую лампу за картонным экраном с отверстием, открывающим
только Центральную часть каждой из ламп. Сделайте два отверстия
одинакового размера. Расположите лампы так, чтобы они находились на
расстоянии нескольких футов Друг от друга и освещали друг друга через
отверстия. Для измерения отношения поверхностных яркостей центральных
областей ламп используйте технику "пара-
207
финового бутерброда", описанного в опыте 4.24 Как ваш результат
согласуется с вычислениями, основанными на модели "эффективной сферы"?
Наконец, разбейте лампы и посмотрите, в чем отличие покрытия баллонов
(заверните лампу в полотенце, прежде чем ее разбить), или поверьте нам,
что внутренняя поверхность матовой лампы слегка шероховата, что
достигается травлением кислотой или с помощью струи песка. Баллои же
молочной лампы покрыт белой пудрой, которая представляет собой окись
