Kula Ulbrichta, znana również jako sfera integracyjna, jest przyrządem pomiarowym stosowanym w dziedzinie fotometrii i radiometrii do pomiaru właściwości świetlnych źródeł światła oraz materiałów. Urządzenie to zostało wynalezione przez niemieckiego fizyka Richarda Ulbrichta w 1900 roku. Kula Ulbrichta jest wykorzystywana do uzyskania uśrednionych pomiarów światła, co pozwala na dokładne określenie parametrów takich jak strumień świetlny, jasność czy rozkład intensywności światła.
Budowa i zasada działania
Kula Ulbrichta ma kształt sferyczny i jest zazwyczaj wykonana z materiału o wysokiej odbiciowości, takiego jak barwiony na biało magnez lub specjalna powłoka optyczna. Wewnętrzna powierzchnia kuli jest matowa, co zapewnia równomierne rozproszenie światła we wnętrzu. W kulę wbudowane są otwory: jeden lub więcej do wprowadzenia światła z badanego źródła oraz mniejsze otwory, w których umieszcza się detektory światła, takie jak fotometry czy spektrometry.
Światło wprowadzone do kuli ulega wielokrotnym odbiciom od wewnętrznej powierzchni, co prowadzi do jego równomiernego rozproszenia. Dzięki temu detektory umieszczone w otworach pomiarowych rejestrują uśredniony strumień świetlny, niezależny od kierunku padania światła pierwotnego.
Zastosowanie
Kula Ulbrichta znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, gdzie wymagane jest dokładne mierzenie parametrów światła. Wykorzystuje się ją do kalibracji źródeł światła, testowania diod LED, lamp, świetlówek oraz innych urządzeń oświetleniowych. Jest także stosowana w badaniach nad właściwościami odbiciowymi i przepuszczalnością materiałów, takich jak farby, tworzywa sztuczne czy tkaniny.
Zalety i ograniczenia
Główną zaletą kuli Ulbrichta jest możliwość uzyskania dokładnych i powtarzalnych pomiarów strumienia świetlnego oraz innych parametrów światła. Urządzenie to pozwala na pomiar światła z różnych kierunków, co jest szczególnie ważne przy testowaniu źródeł światła emitujących światło w sposób niejednorodny.
Jednakże kula Ulbrichta posiada również ograniczenia. Pomiar w kuli nie jest odpowiedni do badania kierunkowych właściwości światła, takich jak intensywność w określonym kierunku. Ponadto, duże źródła światła mogą być trudne do zmierzenia ze względu na ograniczenia rozmiarowe kuli. Wymaga również starannego kalibrowania i utrzymania czystości wewnętrznej powierzchni, aby zapewnić dokładność pomiarów.
