Материал подготовила Джгамадзе Гванца
Смартфоны оснащены датчиком внешней освещенности (ALS–ambient light sensor). Он необходим для регулировки яркости дисплея в зависимости от внешних параметров. Благодаря этому датчику изучим фотометрические величины и проведем эксперимент зависимости освещенности от расстояния.
Теоретические сведения
Освещенность – это поверхностная плотность светового потока (количество светового потока на единицу площади):
Е=∂Ф/∂S
Освещенность является физической величиной, воспринимается глазом человека как яркость. Принимаем во внимание источник изотропной интенсивности I(Ω)=I0, где Ω–телесный угол. Тогда освещенность: выражается формулой
Е=I0/r2
Эта формула справедлива на больших расстояниях.
Эксперимент
Для проведения опыта используем смартфон с ALS и лампочку, установленные на оптической скамье в затемненной комнате. Необходимо удостовериться, что центр ALS находится на той же высоте, что и лампа. Смартфон, установленный на скамье, передвигают относительно лампы и фиксируют показания.
Погрешность результата может быть связана либо с точностью датчика, либо с отклонением от вертикального расположения. Однако неопределенность измерений не зависит от точности датчика. Датчик весьма чувствителен к изменениям освещенности (менее 1% от абсолютных значений). А устранить проблему отклонения от вертикального положения можно при помощи балансировки. Таким образом, погрешности опыта невелики.
Результаты
По снятым показаниям строится график. Как и предполагалось, на больших расстояниях точки лежат на прямой (в данном опыте расстояние равно 20 см). Для малых расстояний нельзя пренебрегать пространственной протяженностью и характеристиками направленности источника света.
Таким образом, на больших расстояниях Е ̴ 1/r2
