A. POMIARY FOTOMETRYCZNE Z WYKORZYSTANIEM FOTOOGNIWA SELENOWEGO

Transkrypt

1 10.X.010 ĆWCZENE NR 70 A. POMARY FOTOMETRYCZNE Z WYKORZYSTANEM FOTOOGNWA SELENOWEGO. Zestaw pzyządów 1. Ogniwo selenowe.. Źódło światła w obudowie 3. Zasilacz o wydajności pądowej min. 5A 4. Ampeomiez 5. Woltomiez 6. Mikoampeomiez pądu stałego 7. Zestaw filtów szaych 8. Ława optyczna z podziałką milimetową i kątomiezem.. Cel ćwiczenia : 1. Wyznaczenie zależności natężenia oświetlenia E od odległości między fotoogniwem a źódłem światła o danej mocy pzy postopadłym padaniu pomieni świetlnych na fotoogniwo.. Wyznaczenie chaakteystyki świetlnej fotoogniwa i = f (E). 3. Wyznaczenie zależności natężenia oświetlenia E od kąta padania pomieniowania świetlnego na powiezchnię fotoogniwa dla ustalonej odległości fotoogniwa od źódła światła. 4. Pomia pzepuszczalności filtów szaych. 5. Wyznaczenie światłości oaz spawności świetlnej żaówki w zależności od mocy P pądu elektycznego zasilającego żaówkę.. Schemat układu pomiaowego. Z A S L A C Z V A Ż 6V, 1W F A V. Pzebieg pomiaów : Wesja podstawowa pkt. 1,, 3. 4 Wesja dodatkowa poszezona o pkt. 5, 6, 7 1. Podłączyć układ pomiaowy wg. schematu.. Spawdzić czy pokętła egulacji napięcia u ż i natężenia pądu i ż w zasilaczu znajdują się w lewym skajnym położeniu. 3. Włączyć zasilacz do sieci. 1

2 4. Wyznaczyć zależność natężenia oświetlenia E od odległości między fotoogniwem a źódłem światła: a) ustawić fotoogniwo w odległości = 30 cm od żaówki; b) ustalić moc dostaczoną do żaówki na około 15 W tak, aby pzy fotoogniwie ustawionym w odległości = 30 cm od żaówki oaz pzy postopadłym padaniu pomieni świetlnych na czynną powiezchnię fotoogniwa ( kąt padania światła = 0), natężenie pądu fotoelektycznego wynosiło i = 105 A ; pzy tych waunkach natężenie źódła światła wynosi = 16,5 cd; c) dla 10 óżnych odległości fotoogniwa od źódła zmiezyć natężenie pądu fotoelektycznego i pzy postopadłym padaniu pomieni światła na powiezchnię fotoogniwa i pzy stałej mocy żaówki. 5. Wyznaczyć zależność natężenia oświetlenia E od kąta padania światła na powiezchnię fotoogniwa (wesja ozszezona): a) ustawić fotoogniwo w stałej odległości = 30 cm od źódła światła b) zmiezyć natężenie pądu fotoelektycznego i dla óżnych watości kąta padania pomieni świetlnych na fotoogniwo w zakesie od 0 do 45 co 5 ; pomiay natężenia fotopądu wykonać pzy obocie fotoogniwa w pawą i lewą stonę, a następnie uśednić obie watości fotopądu dla danego. 6. Pomia pzepuszczalności filtów szaych: a) ustalić odległość fotoogniwa od źódła światła pzy zadanej mocy żaówki; pzy postopadłym padaniu pomieni świetlnych na powiezchnię czynną fotoogniwa zmiezyć natężenie pądu fotoelektycznego i ; b) umieścić badany filt szay w pobliżu fotoogniwa i zmiezyć natężenie pądu fotoelektycznego i dla światła pzepuszczalnego pzez filt; 7. Wyznaczyć światłość źódła światła oaz spawność świetlną żaówki w zależności od pobieanej mocy P: a) ustalić moc pądu elektycznego zasilającego żaówkę P x = u ż i ż ; UWAGA: nie pzekaczać mocy 0 W; b) dla postopadłego padania pomieni świetlnych na fotoogniwo ustawić fotoogniwo w takiej odległości x od źódła, aby natężenie fotopądu wynosiło i = 105 A; c) analogiczne pomiay wykonać dla 10 óżnych mocy. V. Opacowanie wyników. 1. Wyznaczenie natężenia oświetlenia E w zależności od odległości źódła światła od fotoogniwa dla = const.: a) w opaciu o pawo Lambeta E cos gdzie: E [lx] natężenie oświetlenia fotoogniwa [cd] światłość źódła światła odległość między fotoogniwem a źódłem światła kąt padania pomieni świetlnych na fotoogniwo wyznaczyć watość natężenia oświetlenia E dla każdej watości pzyjmując = 16,5 cd oaz = 0 ;

3 b) Obliczyć niepewność bezwzględną i względną natężenia oświetlenia E pzyjmując = 0,5 cd ; niepewność odległości wyznaczyć doświadczalnie tzn. spawdzić dla danej odległości zakes pzesunięcia Δ, pzy któym wskazanie mikoampeomieza nie zmienia się. Obliczenie pzepowadzić np. metodą óżniczki zupełnej.. Wykeślenie chaakteystyki świetlnej fotoogniwa: a) w opaciu o wyniki pomiaów natężenia pądu fotoelektycznego i w zależności od odległości fotoogniwa od źódła światła oaz wyniki obliczeń natężenia oświetlenia E dla tych odległości spoządzić wykes i = f (E). b) dla kilku punktów pomiaowych nanieść postokąty niepewności obliczając niepewność natężenia fotopądu i z klasy mienika. Wesja ozszezona 3. Wyznaczenie zależności natężenia oświetlenia E od kąta padania światła na powiezchnię fotoogniwa dla = const. (Punkt 3 należy wykonać w pzypadku wykonania punktu 5 pzebiegu pomiaów). a) z pawa Lambeta obliczyć natężenie oświetlenia E dla wszystkich zmiezonych watości kąta pzyjmując = 30 cm, = 16,5 cd; b) wyznaczyć niepewność względną i bezwzględną natężenia oświetlenia E pzyjmując = 0,5 cd, = 1, wyznaczyć doświadczalnie (jak w pkt.v.1.b). Obliczenia pzepowadzić np. metodą óżniczki zupełnej; c) wykozystując uśednione watości pomiaów natężenia fotopądu i dla óżnych kątów odczytać z chaakteystyki świetlnej fotoogniwa natężenia oświetlenia; d) poównać watości natężenia oświetlenia E otzymane z pawa Lambeta i odczytane z wykesu i = f (E). 4. Wyznaczenie współczynników pzepuszczalności T filtów szaych: a) współczynnik pzepuszczalności T filta obliczyć ze wzou : E' i' T E i gdzie: E natężenie oświetlenia powiezchni fotoogniwa bez filta E natężenie oświetlenia powiezchni fotoogniwa z filtem i natężenie fotopądu odpowiadające E i natężenie fotopądu odpowiadające E b) wyznaczyć niepewność względną i bezwzględną współczynnika T (np. metodą óżniczki zupełnej) uwzględniając dokładność mikoampeomieza 5. Wyznaczenie natężenia źódła w zależności od mocy P pobanego pądu i obliczenie współczynnika spawności świetlnej źódła światła: a) Obliczyć watość mocy wg wzou: Px uż iż gdzie: u ż napięcie pzyłożone do żaówki i ż natężenie pądu pzepływającego pzez żaówkę; oaz jej niepewności uwzględniając dokładność ampeomieza i woltomieza 3

4 b) wykozystując stałość natężenia oświetlenia E dla każdej odległości x (i = 105 A) wyznaczyć natężenie źódła światła x odpowiadające mocy P x zależności: x x gdzie: = 16,5 cd = 0,3 m; Obliczyć jego niepewność bezwzględną i względną np. metodą óżniczki zupełnej c) spoządzić wykes pzedstawiający zależność = f(p) i dla wybanych punktów nanieść niepewność i P; d) wyznaczyć współczynnik spawności świetlnej źódła światła o światłości x zależności: x Px gdzie : P x moc pobieana pzez żaówkę o światłości x ; Obliczyć jego niepewności e) pzedstawić gaficznie zależność = f(p) i nanieść postokąty niepewności. V. Poponowane tabele pomiaowe dla fotoogniwa selenowego 1. Zależność E = f() = U ż = i ż = = 0 i i E E [m] [m] [ A] [ A] [lx] [lx] 0, Zależność E = f( ) = U ż = i ż = = 0,30 m p(l) i p i l i i E z wykesu n 1 E z wykesu n 1 [ ] [ ] [ A] [ A] [ A] [ A] [lx] [lx] Pzepuszczalność filtów = U ź = i ż = = 0 N filta i i T T 4. Zależność = f (P) i = f (P) i = 105 A =0,30 m = 16,5 cd ± 0,5cd U ż U ż i ż i ż P x P x x x x x [V] [V] [A] [A] [W] [W] [m] [m] [cd] [cd] [cd/w] [cd/w] 4

5 10.X.010 B. POMARY FOTOMETRYCZNE - FOTOMETR LUMMERA - BRODHUNA. Zestaw pzyządów: 1. Fotomet Lummea Bodhuna. Żaówka wzocowa o mocy 40 W 3. Zestaw badanych żaówek 4. Zestaw filtów szaych 5. Ława optyczna z oświetloną podziałką. Wyznaczenie natężenia źódła światła. 1. Umieścić w osłonach badane źódło światła i wzocowe o znanym natężeniu. Natężenie źódła światła wzocowego, któym jest żaówka o mocy 40 W wynosi w = 7 1 cd.. Znaleźć na ławie optycznej położenie głowicy fotometu, odpowiadające ównoczesnemu jednakowemu oświetleniu powiezchni płytki światłem ze źódła wzocowego i badanego (całe pole widzenia obsewowane pzez lunetę powinno być jednakowo jasne zanikanie wzoku). Zmiezyć odległości od głowicy źódła światła wzocowego xw i źódła światła badanego xb. Pomiay powtózyć kilkakotnie ównież dla głowicy fotometu obóconej o 180 o w stosunku do popzedniego położenia i obliczyć śednie watości w i b tych odległości. 3. Dla śednich odległości w i b wyznaczyć natężenie badanego źódła światła b b 4. Oszacować błędy w wyznaczaniu b. 5. Pomiay wykonać dla innych źódeł światła i pzedyskutować zależność natężenia światła od mocy M. badanych źódeł światła.. Badanie pzepuszczalności filtów szaych. 1. Wyznaczenie natężenia b silnego źódła światła (np. żaówki 100 W).. Wyznaczyć osłabione natężenie źódła światła b jakie wykazuje to źódło po umieszczeniu badanego filtu na dodze pomieni świetlnych. 3. Wyznaczyć współczynniki: pzepuszczalności T i pochłaniania P badanego filtu. V. Badanie ozkładu kieunkowego natężenia światła żaówki. 1. Obacając badane źódło światła dookoła jego własnej osi pionowej wykonać pomiay natężenia źódła światła b dla óżnych położeń źódła względem fotometu. Zakes zmian kątowych położeń wynosi od 0 do Wykonać wykes zależności b = f ( ) we współzędnych biegunowych, gdzie modułem jest natężenie źódła światła, natomiast agumentem kąt płaski. W centum wykesu naszkicować sposób ustawiania włókna badanej żaówki. w b w 5

6 V. Poponowane tabele pomiaowe 1) xw w Δ w xb b Δ b b Δ b b b M w M b [m] [m] [m] [m] [m] [m] [cd] [cd] % [W] [W] ) α Δα xw w Δ w xb b Δ b b Δ x M w M b [deg] [deg] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [cd] [cd] [W] [W] 6