Устройство и работа люксметра

 

Люксметр состоит из измерителя и отдельного фотоэлемента с насадками.

В пластмассовом корпусе измерителя люксметра находятся: прибор магнитоэлектрической системы, усилитель на микросхеме, переключатель, резисторы и другие элементы электрических цепей, а также батареи питания. На передней панели измерителя расположены: отсчетное устройство и корректор прибора, кнопки переключателя, ручка установки нуля, а также табличка, содержащая схему пользования кнопками переключателя и насадками в зависимости от наибольшего значения диапазона измерений. На боковой стенке корпуса измерителя расположена розетка для присоединения селенового фотоэлемента.

Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю шнуром с вилкой, обеспечивающей правильную полярность соединения. Длина шнура 1,5 м. Светочувствительная поверхность фотоэлемента составляет около 30 см².

Насадки М, Р, Т служат для расширения диапазонов измерений и корректирования люксметра по спектральной чувствительности.

Насадка К, применяемая только совместно с каждой из насадок М, Р или Т, является устройством для исправления косинусной погрешности. Насадки К, М, Р и Т могут использоваться только в том люксметре, для которого они предназначены.

При измерении освещенности от 5 до 100  без насадок и от 50 до 100000   с насадками селеновый фотоэлемент непосредственно подключается к электрической цепи прибора магнитоэлектрической системы.

При измерении освещенности от 0,1 до 10  без насадок и от 2,0 до 100   с насадками фотоэлемент подключается через усилитель.

Порядок отсчета измеряемой освещенности следующий: против нажатой кнопки определяют выбранное с помощью насадок (или без насадок) наибольшее значение диапазонов измерений. Если нажата кнопка, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений: 1, 10, 100 и т.д., то следует пользоваться для отсчета показаний шкалой 0 –100. Если нажата кнопка, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений: 3, 30, 300 и т. д., то следует пользоваться для отсчета показаний шкалой 0–30. Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножают на общий номинальный коэффициент ослабления, зависящий от применяемых насадок и указанный в примечании к табл. 4, а также – на насадках М, Р, Т.

Например, на фотоэлементе установлены насадки КР (общий номинальный коэффициент ослабления 100), нажата кнопка, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов: 30, 300 и т. д., стрелка показывает 10 делений по шкале 0–30. Измеряемая освещенность равна .

Измерения в диапазоне 0,1–0,2  без насадок производите по шкале 100 при нажатой кнопке диапазона измерений 0,2–1 .

Закончив измерения, нажмите кнопку ВЫКЛ, наденьте на фотоэлемент насадку Т и, отсоединив от измерителя, уложите его в крышку футляра.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ЛКО–5

 

НАЗНАЧЕНИЕ

Лабораторный комплекс по оптике ЛКО-5 предназначен для постановки лабораторных работ по оптике в физическом практикуме вузов, колледжей, лицеев и школ. Позволяет изучать закономерности поляризации света, а также их применение к решению измерительных задач.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Источник излучения – полупроводниковый лазер

Длина волны---------------------------------------- 0,65–0,68 мкм

Мощность излучения-----------------------------  2–5 мВт

Напряжение питания комплекса--------------- 220 В, 50 Гц

Потребляемая мощность------------------------- 10 Вт

Габаритные размеры------------------------------ 0,56×0,24×0,36 м

Масса комплекта----------------------------------- 15 кг

СОСТАВ ИЗДЕЛИЯ

 

Комплексы ЛКО-5 содержат три уровня организации, отвечающих методической целесообразности и выделенных конструктивно:

1) оптическая база, обеспечивающая создание и разводку оптического излучения, размещение функциональных модулей на оптической оси установки с перемещением вдоль оптической оси, размещение вспомогательных и неиспользуемых узлов, электропитание;

2) набор функциональных модулей, обеспечивающий необходимые преобразования лазерного пучка, регистрацию излучения, установку и перемещение исследуемых объектов в пучке излучения;

3) набор изучаемых объектов, обеспечивающий наблюдение и изучение оптических явлений.

 

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

 

Оптический блок приведён на рис. 123.

Рис. 123. Лабораторный оптический комплекс ЛКО-5, оптический блок

 

ОПТИЧЕСКАЯ БАЗА

 

Каркас установки состоит из двух боковин, стянутых оптической скамьей, плитой-основанием и задней стенкой.

Вдоль каркаса размещена оптическая скамья, состоящая из двух рельс. Оптическая ось установки расположена симметрично относительно оптической скамьи на высоте 45 мм от верхнего края рельс.

Излучатель (лазер в держателе с 5 степенями свободы) установлен на оптической оси установки над оптической скамьей.

Под оптической скамьей расположен регулятор тока. На боковой стенке регулятора находятся два разъема СГ-5. К одному из них (любому) подключается блок питания навесной, к другому – полупроводниковый лазер, фоторегистратор ИСФ-1 или иные приборы. Назначение контактов разъемов:

1 – свободный

2 – общий

3 – питание +12 В и питание лазера («плюс»)

4 – питание лазера («минус»)

5 – свободный

На передней панели регулятора размещен реостат и два гнезда питания фонарей с указанием полярности. Реостат регулирует ток лазера в пределах 0–80 мА и ток питания фонарей, при этом максимуму тока лазера отвечает минимум тока подключенного фонаря.

На задней стенке и на боковых стенках каркаса размещен белый экран.

Лазер, смонтированный со схемой стабилизации тока, в оправе вставлен в трубу, закрепленную подвижно в корпусе (рис. 124).

Корпус установлен на двух стойках. Двумя передними винтами и двумя задними винтами лазер можно перемещать относительно корпуса, подбирая нужное положение и направление пучка излучения. Поляризация излучения – линейная. Плоскость колебаний вектора   параллельна оси рукоятки, с помощью которой лазер поворачивается вокруг оптической оси. Насадка с рассеивающей линзой (объект 42) позволяет получить расходящийся пучок излучения. Насадка крепится на трубе излучателя винтом. Питание подается через разъем.

Рис. 124. Излучатель с линзой-насадкой на оптической скамье

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДУЛИ

 

Функциональные модули размещены в держателях и установлены на рейтерах. Рейтеры обеспечивают установку модулей на оптической скамье и перемещение модулей вдоль оптической скамьи. Держатели обеспечивают котировочные перемещения модулей. Номера модулей нанесены на их корпусах.

Поворотный держатель (рис. 125) состоит из корпуса и обоймы, соединенной с круговой шкалой.

Поворот обоймы вокруг оси О–О производится рукояткой. Отсчет угловых координат производится по основной шкале (цена деления 2°) и нониусу (цена деления 0,5^о).

Рис. 125. Поворотный держатель

 

Рычаг поворачивают до совпадения его горизонтальной риски с одним из делений основной шкалы и снимают отсчет по основной шкале. К полученному значению прибавляют отсчет по нониусу. Таким методом можно снимать отсчеты с разрешением 0,1 при погрешности порядка 0,2°. Углы поворота определяют, как разности угловых координат.

Для введения модуля в оптическую схему следует поставить соответствующий рейтер на оптическую скамью. При необходимости рейтер может быть закреплен на оптической скамье винтом.

МОДУЛЬ 10 содержит кассету, а МОДУЛЬ 12 – поляризатор. Кассета и поляризатор могут поворачиваться вокруг оптической оси установки. Плоскость поляризатора (т. е. плоскость колебаний вектора   излучения, прошедшего через поляризатор) установлена параллельно направлению рукоятки шкалы поворотного держателя.

МОДУЛЬ 13 (стол поворотный, рис. 126) предназначен для установки объектов с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, а также для отсчета координат и углов.

Рис. 126. Стол поворотный

 

Отсчет угловых координат производится по основной шкале 2 (цена деления 2°) и нониусу 3 (цена деления 0,2^о ). Рычаг поворачивают до совпадения его вертикальной риски с одним из делений основной шкалы и снимают отсчет по основной шкале. К полученному значению прибавляют отсчет по нониусу. Таким методом можно снимать отсчеты с разрешением 0,1^о при погрешности порядка 0,2°. Углы поворота определяют, как разности угловых координат.

Объекты вставляют в кронштейны. Винтом регулируют наклон платформы стола и установленного на столе объекта.

БЛОК ПИТАНИЯ ВЫНОСНОЙ (рис. 127) обеспечивает постоянное стабилизированное напряжение 12 В при токе нагрузки до 0,5 А.

Рис. 127. Блок питания выносной

 

Блоки питания лазерного излучателя и фоторегистратора взаимозаменяемы. Выходное напряжение выведено через кабель на разъем типа СШ-5 (контакт 2 – минус, контакт 3 – плюс), который вставляется в одно из гнезд системы питания ЛКО или в гнездо питания фоторегистратора.

 

ОБЪЕКТЫ

 

Набор изучаемых объектов находится в кассете в специальной коробке (рис. 128). Объекты, как правило, смонтированы в экранах размерами 80X40X4 мм, которые вставляются в кассеты функциональных модулей. Номера объектов нанесены на экранах. В таблице на коробке приведен базовый набор объектов, являющийся частью расширенного набора, поэтому некоторые номера в перечне отсутствуют.

Рис. 128. Набор объектов

 

Большая часть объектов – тонкие пластины, пленки или линзы, расположенные в средней плоскости соответствующего экрана. При установке экрана в кассету функционального модуля эта плоскость оказывается напротив риски рейтера или иной характерной отметки на модуле. Тем самым определяется координата объекта на оптической скамье. Поясним объекты, используемые в работах.

ОБЪЕКТ 5 – плоскопараллельная стеклянная пластина толщиной 4–8 мм. Точное значение толщины указывается в паспорте установки или определяется студентом самостоятельно.

ОБЪЕКТ 39 – пластина слюды толщиной 30–60 мкм (точное значение приведено в паспорте или определяется студентом). В плоскости пластины находятся две главные оси кристалла, соответствующие показателям преломления , .

ОБЪЕКТ 38 – фотодатчик (рис. 129) содержит фотодиод в светонепроницаемой оправе с входным окном (отверстие диаметром 3 мм) в экране. Датчик установлен на стандартном экране размерами 40X80 мм, который вставляется в кронштейны поворотного стола, при этом окно датчика оказывается на уровне оптической оси установки. С помощью зацепа датчик можно подвесить на задней или боковой стенке каркаса установки. Датчик подключают непосредственно к микроамперметру и измеряют фототок в режиме короткого замыкания.

Рис. 129. Фотодатчик

 

НАСТРОЙКА УСТАНОВКИ

 

Настройка заключается в фиксации лазерного луча и центров оптических элементов на оптической оси установки, расположенной на высоте 45 мм от верхнего края рельс или, что то же самое, на высоте 40 мм от верхней плоскости рейтеров. Совместную настройку группы оптических элементов называют юстировкой.

Положение оптической оси после юстировки определяется положением центра окна фотодатчика, вставленного до упора в кронштейны поворотного стола.

Как с линзой-насадкой, так и без нее, пучок света выходит из излучателя немного не параллельно оси трубы. При повороте трубы юстировка сбивается, и ориентацию излучателя следует поправлять перед каждым экспериментом.

Грубая юстировка. Поворотом винтов установите трубу с лазером в средней части корпуса и направьте пучок излучения приблизительно вдоль оптической скамьи.

Точная юстировка. Придвиньте стол с установленным в нем фотодатчиком к излучателю. Поворотом передних винтов излучателя совместите центр пятна излучения лазера с центром окна излучателя.

Отодвиньте стол с фотодатчиком как можно дальше от излучателя. Поворотом задних винтов излучателя совместите центр светового пятна с центром окна излучателя. Операцию точной юстировки повторите 2–3 раза, пока смещение светового пятна от номинального положения при перемещении микропроектора не окажется меньше радиуса этого пятна.

В процессе эксперимента можно, смещая излучатель или исследуемые элементы винтами двухкоординатных держателей, перемещать картину на экране в положение, удобное для наблюдений или измерений.

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ

Изучаемое распределение интенсивности или изображение объекта размещают и нужным образом ориентируют на окне фотодатчика. Для того, чтобы результат измерений не зависел от малых смещений и дрожаний луча, пучок расширяют с помощью линзы-насадки, и наводят на окно фотодатчика наиболее равномерную часть следа пучка. Фотодатчик подключают к микроамперметру (предел 200 мкА или 2000 мкА) и измеряют ток короткого замыкания. Таким образом, значения интенсивности показываются в условных единицах (микроамперах). Для нахождения интенсивности в абсолютных единицах необходима калибровка фотодатчика. В большинстве экспериментов важны лишь относительные значения интенсивности. Тогда калибровка не требуется, и используются условные значения интенсивности.

 

Приложение 8

Пирометр оптический ЭОП-66

 

НАЗНАЧЕНИЕ

 

Пирометр оптический ЭОП-66 (далее - пирометр) предназначен для точного измерения яркостных температур нагретых тел по их тепловому излучению в видимой области спектра в свете эффективной длины волны 0,65±0,01 мкм.

Пирометр может быть использован при проведении научно - исследовательских работ.

Пирометр изготавливается исполнения V категории 4.2 по ГОСТ 15150-69 для работы при температуре от 283 до 308 К (от 10 до 35°С) и относительной влажности до 80%.