INVESTIGACIÓN APLICADA
PLANIFICADO
OBJETIVOS.
General.
Conocer el estado de una esfera de Ulbritch, hallando el valor de su contante k en condiciones iniciales y k´ en condiciones finales.
Específicos.
- Estudiar el funcionamiento de una esfera de Ulbritch.
- Armar dos escenarios para el funcionamiento el equipo con el que cuenta el Instituto.
- Proponer un procedimiento de mantenimiento y recolección de datos.
RESUMEN MARCO TEÓRICO.
Una esfera integradora (también conocida como esfera de Ulbricht) es un componente óptico que consiste en una cavidad esférica hueca con su interior cubierto con un revestimiento reflectante blanco difuso, con pequeños orificios para los puertos de entrada y salida. Su propiedad relevante es un efecto de dispersión o difusión uniforme. Los rayos de luz que inciden en cualquier punto de la superficie interna, mediante múltiples reflejos de dispersión, se distribuyen por igual a todos los demás puntos. Los efectos de la dirección original de la luz se minimizan.
La teoría de la integración de esferas se basa en estos supuestos:
- La luz que golpea los lados de la esfera se dispersa de manera difusa, es decir, reflectancia lambertiana.
- Solo la luz que se ha difundido en la esfera golpea los puertos o detectores utilizados para sondear la luz.
La teoría afirma además que, si se cumplen los criterios anteriores, entonces la irradiancia en cualquier elemento de área en la esfera será proporcional a la entrada de flujo radiante total a la esfera. Las mediciones absolutas del flujo luminoso, por ejemplo, pueden realizarse midiendo una fuente de luz conocida y determinando la función de transferencia o curva de calibración.
La luz dispersada por el interior de la esfera integradora se distribuye uniformemente en todos los ángulos. La esfera integradora se utiliza en mediciones ópticas. La potencia total (flujo) de una fuente de luz se puede medir sin imprecisiones causadas por las características direccionales de la fuente o del dispositivo de medición. Se puede estudiar la reflexión y absorción de muestras. La esfera crea una fuente de radiación de referencia que puede usarse para proporcionar un estándar fotométrico.
Materiales.
Las propiedades ópticas del revestimiento de la esfera afectan en gran medida su precisión. Se deben usar diferentes recubrimientos a longitudes de onda visibles, infrarrojas y ultravioletas. Las fuentes de iluminación de alta potencia pueden calentar o dañar el revestimiento, por lo que una esfera integradora se clasificará para un nivel máximo de potencia incidente. Se utilizan diversos materiales de recubrimiento. Para la luz de espectro visible, los primeros experimentadores usaron un depósito de óxido de magnesio, y el sulfato de bario también tiene una reflectancia útilmente plana sobre el espectro visible. Varios compuestos de PTFE patentados también se utilizan para mediciones de luz visible. El oro finamente depositado se utiliza para mediciones infrarrojas.
Un requisito importante para el material de recubrimiento es la ausencia de fluorescencia. Los materiales fluorescentes absorben luz de longitud de onda corta y reemiten luz a longitudes de onda más largas. Debido a las numerosas dispersiones, este efecto es mucho más pronunciado en una esfera integradora que en los materiales irradiados normalmente.
Estructura.
La teoría de la esfera integradora supone una superficie interior uniforme con una reflectividad difusa cercana al 100%. Las aberturas donde la luz puede salir o entrar, utilizadas para detectores y fuentes, normalmente se llaman puertos. El área total de todos los puertos debe ser pequeña, menos de aproximadamente el 5% del área de la superficie de la esfera, para que los supuestos teóricos sean válidos. Por lo tanto, los puertos no utilizados deben tener tapones a juego, con la superficie interior del tapón recubierta con el mismo material que el resto de la esfera.
Las esferas integradoras varían en tamaño desde unos pocos centímetros de diámetro hasta unos pocos metros de diámetro. Las esferas más pequeñas se usan típicamente para difundir la radiación entrante, mientras que las esferas más grandes se usan para medir propiedades integradoras como el flujo luminoso de una lámpara o luminarias que luego se colocan dentro de la esfera.
