什麼?光也能被測量!利用光感測器測量生活中常見光的「大小」!
一、什麼是「光」?
在生活中,光無處不在,因為有了光,才有了這色彩斑斕的世界。
光是一個物理學名詞,光具有波粒二象性,即既可把光看作是一種頻率很高的電磁波,也可把光看成是一個粒子,即光量子,簡稱光子。當一束光投射到物體上時,會發生反射、折射、干涉以及衍射等現象。
二、什麼是光感測器(Light Sensor)?
1、簡介
顧名思義,光感測器是一款測量光照度的感測器。
它可以測量多種環境里的光照度,測量單位為勒克斯(Lux)——被光均勻照射的物體,在1平方米面積上得到的光通量是1流明時,它的照度是1勒克斯。
幾種表達光的「大小」的單位
2、使用方式
(1)將感測器插入到數據採集器的模擬介面上,再將數據採集器通過數據線與電腦相連,打開電腦上的Logger Pro3軟體即可;
(2)使用前先把量程調節到最大(此採集器分為3個量程),將其對準被測光源後,再根據數值大小確定具體的量程;
3、採集方式
觀察探頭最前端,有一個感光的區域,使用時需要將其對準光源,不可遮擋。
4、工作原理
此感測器使用硅光電二極體作為主要元件,它可以產生與光照度成比例的電壓。其光譜反應與人類眼睛的反應類似,如下圖。
5、重要參數
可見光譜
三、動手做!利用光感測器測量身邊常見的可見光「大小」!
將採集時間全部設置為60秒,分別測量身邊常見的可見光的光照度!
1、測量下午窗外陽光的光照度
數據圖:
2、測量不透光、關燈狀態下房間的光照度
數據圖:
3、測量不透光、只開一盞燈的房間光照度;
數據圖:
4、測量小太陽取暖器的光照度
數據圖:
5、測量岩光牌檯燈的光照度
數據圖:
7、測量VIVOX6手機閃光燈的光照度
數據圖:
8、分別測量VIVOX6手機屏幕分別在白色背景下設置最亮和最暗的光照度
數據圖:
最亮:
最暗:
四、數據統計
五、實驗結論
1、生活中的可見光都是具有「大小」的,不同功能的發光物體光照度各有不同,我們在選擇、設計合適的照明設備時要考慮到這一點;
知識補充:
以下是各種環境照度值:單位lux
黑夜:0.001~0.02;
月夜:0.02~0.3;
陰天室內:5—50;
陰天室外:50—500;
晴天室內:100—1000;
夏季中午太陽光下的照度:約為10*9次方;
閱讀書刊時所需的光照度:50~60
家用攝像機標準照度:1400。
2、光照度越大的光亮度越大,二者成正比。
六、拓展思考
1、觀察數據圖像、實驗過程圖,為什麼室內單盞照明燈比VIVOX6手機屏幕設置最亮時候的光照度要小呢?它明明看上去比手機屏幕亮度要大很多。
提示:測量距離。
2、在測量過程中如果稍微移動距離、角度,數值就會隨之發生變化,說明光照度會受其影響,那發光物的光照度和測試距離、角度都呈什麼關係?
3、在保證距離、角度不變的測量電子設備時,我們發現數據圖像上也會呈現有規律的波動,這是為什麼?我們點擊自動比例按鈕,查看圖像。
自動比例按鈕
4、以上這些數據波動說明了什麼?這是什麼現象?
知識補充:
光源頻閃就是光源發出的光隨時間呈快速、重複的變化,使得光源跳動和不穩定。是指電光源光通量波動的深度。光通量波動深度越大,頻閃越嚴重。而電光源光通量波動深度大小,與電光源的技術品質有直接關係。
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