照度测量实验报告

1、照度的测量一、目的：了解和掌握照度测量的一般方法和事项；学习照度计的使用方法；通 过照度的测量，验证距离平方反比定律。二、内容：建立照度测量的实验系统；正确使用照度计完成照度测量。三、设备：光学平台，滑轨，光阑，位置高度调整器，照度计，卤素灯等。四、原理：照度测量的应用十分广泛，日常生活、工农业生产、科学研究和国防建设常 常需要测量某一表面的照度，要求测量的照度量程也很宽。实际使用中一般用照度计完成照度测量。目前常用的照度计由接受光能的测 量头（又称光度头）和信号显示处理两部分组成。光度头包括光电探测器、 修正滤光器、余弦修正器组成。目前光电探测 器多采用硅光电池。由于光电器件的光谱响应度与

2、函数不同，因此必须对光 电器件的灵敏度进行校正，使之符合光谱光视效率 函数曲线才能进行光度测 量。 一般采用加滤色片的方法进行修正。此外，为消除光电探测器表面的菲 涅尔反射对余弦特性的影响，光电探测器前还需要加余弦修正器。图1.照度测量示意图图1为实验光路示意图。将光度头装在专用夹具上，该夹具可以固定在可沿 滑轨移动的滑车上，滑轨的平直性良好。卤素灯安装在滑轨的灯座上，灯座固定。 在光电头前适宜位置布置两只光阑，第三只光阑可装在移动的滑车上，这些光阑 能够很好地消除由滑轨周围的遮光帘和滑轨上的部件反射带来的杂散光，杂散光 的屏蔽在光度测量中非常重要。调整光度头和卤素灯的位置，使光度头测量面和灯

3、丝平面均垂直于滑轨测量 轴线，其中心点位于此轴线上。用直流稳压电源给卤素灯供电，精确控制灯的电流。改变灯到光度头接收面 的距离，根据距离平方反比定律，光度头接收面处的照度应为：式中：为卤素灯的发光强度;为灯丝平面到光度头测量面的距离。五、实验步骤：1）打开卤素灯电源，灯泡预热10分钟以上；2）将照度计的光度头安装固定在专用夹具上；3）调整灯座、光度头夹具、固定光阑和可移动光阑的位置和高度，确保灯丝、 光阑孔、光度头接收面在同一光轴上；4）调整光阑的孔径，要求做到从光度头接收面往卤素灯方向看，只能看见一个 接一个的光阑和卤素灯，其余什么也看不见；反之从卤素灯往光度头接收面 方向看，可看到光度头，

4、在其他任何方向都看不到光度头，并且光路中不得 有挡光的物体；5）移动光度头，在不同的位置记录照度计的照度值6）分析处理数据，分析照度值的不确定度；分析误差原因；验证距离平方反比 定律。距离（m）实测值（lx）理论值（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：距离里面括号里面的内容为照度计在光学导轨上的刻度由照度的平方反比公式E广-，取对数得l nEv=lnI-2lnl，标准相对不确定度E = ；（半）2U2（

5、I） + （华）2u2（1）:也+冬=些（其中 dIcl 12121标准灯的光强不确定度u=0），由于采用的是单次测量，故取用B类标准不确定度，即u（1） = u （1），置信因子k取5，光度导轨允许误差极限取分度B值的一半，即 = 0.5mm值的一半，即 = 0.5mm，则有u (1)=0.5mm分析：理论上，距离平方和照度应该是反比例关系，实测时和反比例函数有 一定差距，实际值与理论值之间误差均小于7%，误差稍大，测量操作无误， 产生实际值与理论值之间误差的主要原因有距离测量存在误差，光源在仪器内部导致距离测量不够精确，实际的距离应从透镜开始到照度计上光电传感器光源有一定的尺寸与形状，余弦矫正存在误差，少量杂散光影响等。测量数据较少，可能存在较大偶然误差结论：在一定误差允许范围内，照度的距离平方反比定律