Фотометр. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Фотометр (от греч. phos, род. падеж photos - свет и metreo - измеряю) - прибор для измерения к--л. из фотометрических величин, чаще других - одной или неск. световых величин. Ф. определённым образом пространственно выделяет поток излучения и регистрирует его приёмником с заданной спектральной чувствительностью. Оптич. блок Ф., иногда называемый фотометрич. головкой, содержит линзы, светорассеивающие пластинки, ослабители, светофильтры, диафрагмы и приёмник излучения. В визуальном Ф. равенство яркостей двух полей сравнения, освещаемых по отдельности сравниваемыми потоками излучения, устанавливается глазом. Ф. с физ. приёмниками, преобразующими поток излучения в электрич. сигнал, включают в себя электронные регистрирующие устройства типа гальванометра, микроамперметра, вольтметра. В импульсных Ф. применяются цифровая вычислит. техника и регистрирующие устройства типа запоминающего осциллографа, пикового вольтметра.

Оптич. схемы Ф. (рис.) для измерения размерных фотометрич. величин обеспечивают постоянство или изменение по определ. закону геометрического фактора. Зависимости фотометрич. величин от направления определяют на гониофотометрах .Измерение общего светового потока или потока излучения, распространяющегося от источника по всевозможным направлениям, осуществляется интегрирующим (шаровым) Ф., осн. часть к-рого - фотометрич. шар (шар Ульбрихта) - представляет собой сферич. оболочку диам. до 5 м с неселективно и диффузно отражающей (белой) внутр. поверхностью. Исследуемый источник помещается внутри шара и отделяется экраном от встроенного в поверхность шара приёмника излучения. Можно также фотометрируемый пучок излучения вводить в шар через небольшое (относительно его диаметра) отверстие в оболочке. Освещённость любого участка внутр. поверхности шара, затенённой экраном от исследуемого источника, в результате многократных отражений пропорциональна общему световому потоку этого источника.

Рис. Принципиальные оптические схемы фотометров для измерения: а - освещённости и экспозиции, а также, с привлечением закона квадратов расстояний, силы света и освечивания; б - силы света и освечивания телецентрическим методом; в - яркости и интеграла импульса яркости с применением фокусирующей оптической системы; г - яркости с применением габаритной диафрагмы. И - источник света; П - приёмник излучения с исправляющими его спектральную чувствительность светофильтрами и ослабителями; О - объектив, имеющий фокусное расстояние f; D - диафрагма, устанавливаемая в фокальной плоскости (б)или в плоскости изображения источника (в); D_a - апертурная диафрагма; D_г - габаритная диафрагма; a и b- угловые размеры фотометрируемых пучков лучей.

Для осуществления разл. фотометрич. экспериментов применяется фотометрич. скамья - устройство, предназначенное для установки и перемещения на точно измеряемое расстояние (обычно до 3-5 м) фотометрич. головок, источников света, светопоглощающих экранов и др. фотометрич. принадлежностей.

Ф. лазерного излучения строятся по схеме г (рис.) с учётом малой угл. расходимости и огранич. размеров поперечного сечения лазерного пучка, при этом диафрагма D_г устанавливается на мин. расстоянии от приёмника П (l₀->0). При измерении общей мощности или энергии пучка лазерного излучения диаметр габаритной диафрагмы D_г должен быть больше поперечного размера d_п этого пучка, а при измерении распределения поверхностной плотности мощности или энергии излучения по сечению пучка d<d_п в необходимое для пространственного разрешения число раз.

Создание и применение импульсных Ф. сопряжено с необходимостью использования приёмников излучения с высоким разрешением во времени и широким динамич. диапазоном. Кроме того, в Ф. для сверхкоротких лазерных импульсов могут оказаться существенными длительность переходной или импульсной характеристики оптич. системы, возможные лучевые пробои оптич. элементов в местах фокусировки пучка, изменения коэф. пропускания сред и т. п. Для Ф. с абс. градуировкой характерны относительно большие систематич. погрешности измерений (обычно 10-20%); фотометрирование с погрешностью менее 5% возможно только в специализир. лабораториях.

Ф. для измерения отношения потоков излучения (коэф. пропускания и отражения образцов) имеют более высокую точность и строятся по одноканальной и двухканальной оптич. схемам. В однолучевом случае измеряется относит. уменьшение потока излучения при установке образца на пути луча. В двухлучевом случае ослабление образцом потока излучения в измерит. луче определяется по отношению к потоку излучения в т. н. опорном канале. Для уравнивания потоков излучения в каналах применяются регулируемые диафрагмы, фотометрич. клин и др. подобные устройства. Ф. для измерения коэф. пропускания и отражения светорассеивающих образцов строятся на базе фотометрич. шаров.

О спектрофотометрах см. в ст. Спектральные приборы .Ф. для измерения коэф. пропускания растворов веществ наз. хим. колориметром, а для измерения цвета объекта - трёхцветным колориметром (см. Колориметр).

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.