利用手机光传感器验证照度定律

王瑞哲，韦先涛，王中平

(中国科学技术大学 a.信息科学技术学院;b.物理实验教学中心，安徽 合肥 230041)

智能手机的普及为人们的学习和生活提供了越来越多的便利，手机内部装载了许多具有较高精度的智能传感器，如光传感器、压强传感器、磁传感器等. 这些传感器可以为物理实验中物理量的测量提供方便，使很多居家物理实验成为可能[1-3].

在日常学习或工作中有这样的现象：光线太强时，使人眼花而不舒适；光线太弱时，导致眼前的内容看不清，影响学习工作效率. 这些现象与人眼对于光照强度的需求有关[4]，照度定律给出了影响光照强度的因素. 本文设计了居家实验环境下的计实验方案，对照度定律进行了验证.

1 实验原理

1.1 照度定律

照度定律[5-6]描述了点光源的发光本领、影响照明效果的因素与光照度之间的关系，如图1所示,即：

其中,r为光源到面S中心的距离，θ为面S与垂直光线方向的夹角即入射角(当面平行于光线时，θ=π/2，照度为0).总结出如下2条定律：

照度第一定律：在用点光源照明时，和光线垂直的物体表面上的照度与光源的发光强度成正比，与被照亮的面到光源的距离平方成反比.

照度第二定律：用平行光线照射物体时，物体表面上的照度与入射角的余弦成正比.

图1 照度定律的各物理量示意

1.2 Phyphox光传感器

手机物理工坊Phyphox中的“照度(illumination)”选项，可以利用手机自带的感光面和内置的光传感器，显示感光面上的光照强度.

图2为光传感器的演示图……