PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV"

Emilie Tesařová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM III Úlohač.IV Název: Měření fotometrického diagramu. Fotometrické veličiny a jejich jednotky Vypracoval: Petr Škoda Stud. skup.: F14 Dne: Odevzdaldne: Hodnocení: Připomínky: Kapitola referátu Možný počet bodů Udělený počet bodů Teoretická část 0 3 Výsledky měření 0 10 Diskuse výsledků 0 4 Závěr 0 2 Seznam použité literatury 0 1 Celkem max. 20 Posuzoval: dne

2 1 Pracovní úkol 1. Pomocí fotometrického luxmetru okalibrujte normální žárovku(tj. stanovte její svítivost). Pro určení svítivosti normální žárovky(a její chyby) vyneste do grafu závislost osvětlení na převrácené hodnotě kvadrátu vzdálenosti luxmetru od žárovky a proveďte lineární regresi. 2. Lummerovým- Brodhunovým fotometrem proměřte fotometrické diagramy žárovky 12 V/ 35 W v horizontální i vertikální rovině. Jako normál použijte žárovku okalibrovanou v bodě 1. Naměřené výsledky zpracujte graficky. V grafu vyznačte chyby nepřímého měření. 3. Lummerovým - Brodhunovým fotometrem změřte směrovou závislost svítivosti plošného zdroje světla a ověřte platnost Lambertova zákona. Stanovte jas zdroje s relativní chybou výsledku. 2 Teoretická část Při kolmém dopadu světla na plochu je svítivost zdroje J a osvětlení plochy E spojeno vztahem J= Er 2 (1) kde r je vzdálenost zdroje od plochy. Při měření fotometrických diagramů použijeme Lummerova-Brodhunova fotometru. U subjektivních přístrojů se využívá možnosti rozhodnout při vizuálním pozorování, zda sousední plochy vysílající světlo stejné barvy, mají stejný jas. Měření je v tomto případě vždy relativní, měřený zdrojsvětla S x porovnávámesnormálovýmzdrojem S n,jehožfotometrickéhodnotyjsouznámy. Vyrovnáníoboučástízornéhopolenastejnýjassezdeprovádízměnouvzdáleností r n, r x zdrojů S n, S x oddeskyfotometru.svítivostzdrojůoznačíme J n, J x.přivyrovnáníosvětlenílzesvítivost zdroje určit ze vztahu: J x = J n r 2 x r 2 n (2) Provyloučenívlivupřípadnýchnesouměrnostípřístrojejemožnojejcelýotočito180,měření opakovat a jako výsledek brát průměr obou získaných hodnot. Svítivost plošného zdroje J často splňuje s větší či menší přesností Lambertův zákon: J= J 0 cosϑ (3) kde ϑjeúhlováodchylkaodnormályplochyzdrojeaj 0 jesvítivostvesměrukolmémnaplochu zdroje. Jas B plošného zdroje je dán vztahem: B= J Scosϑ (4) kde S je plocha zdroje. Jas zdroje splňujícího Lambertův zákon(kosinový zářič) tedy nezávisí na směruajeroven: B= J 0 S (5) 1

Lummerovým- Brodhunovým fotometrem proměřte fotometrické diagramy žárovky 12 V/ 35 W v horizontální i vertikální rovině. Jako normál použijte žárovku okalibrovanou v bodě 1.

3 3 Naměřené hodnoty K měření fyzikálních veličin jsem použil tyto přístroje: Luxmetr Metra s relativní chybou 10%. Lummerův-Brodhunův fotometr, jehož chybu jsem určil podle možnosti rozpoznání stejné intenzity na5%.úhloměrsabsolutníchybou2.vzdálenostnístupnice,kdejsemchybuměřeníurčilna 5mm.Kvýpočtuazpracováníchybjsempoužilstandardníchmetodz[2]. Pro kalibraci žárovky jsem změřil závislost osvětlení žárovkou na vzdálenosti pomocí luxmetru.naměřenádatajsoushrnutavtabulce1.závislostjevynesenadografu1.podlevztahu(1) dostaneme svítivost žárovky lineární regresí na převrácené hodnotě kvadrátu vzdálenosti. J=(6.0 ±0.3)cd Pomocí okalibravané žárovky jsem změřil vertikální a horizontální diagram žárovky 12 V/35 W. Vzdálenostnormálujsemnastavilna r n = (25.0 ±0.5)cmapodobuměřeníjsemjíneměnil. Naměřenádatajsouvtabulce2a3.Závislostjsemvynesldografu2a3. Změřil jsem směrovou závislost svítivosti plošného zdroje světla. Vzdálenost normálu jsem nastavilna r n =(80 ±0.5)cm.Naměřenéhodnotyjsoushrnutyvtabulce4.Závisloststeoretickou křivkou jsou vyneseny do grafu 4. Svítivost plošného zdroje jsem určil jako maximum z naměřených hodnot. J=(1.18 ±0.05)cd Za předpokladu, že je plošný zdroj kosinový zářič, spočteme podle vztahu(5) jeho jas B. Plochu zdroje získáme z jeho průměru. d=(28.2 ±0.2)mm B=(1.89 ±0.09) 10 3 cd m 2 4 Diskuse Nepřesnost luxmetru ovlivnila hlavně vysoké hodnoty a proto jsem nejvyšší hodnoty do grafu 1 vůbec nezanesl. Přestože má být závislost lineární, naměřená data tomu odpovídají jen přibližně. U nižších hodnot osvětlení se skládá chyba odečtu ze stupnice s chybou přístroje a okolním zářením. Chyba kalibrace žárovky pak ovlivnila přesnosti dalších měření. Při obou natočení fotometru se naměřené vzdálenosti značně lišili. Fotometrické diagramy ukazujízřetelněnatočenívláknažárovky,jakjevidětzgrafů2a3. Plošnýzdrojjepřibližněkosínovýzářič,jakjevidětzgrafu4.Svítivostzdrojealeklesás rostoucím úhlem trochu rychleji než teoretická závislost. 5 Závěr Změřil jsem svítivost normálové žárovky pomocí luxmetru. J=(6.0 ±0.3)cd Pomocí fotomoetru jsem změřil horizontální a vertikální fotometrický diagram žárovky. Změřil jsem směrovou závislost svítivosti plošného zdroje. Plošný zdroj přibližně splňuje Lambertův zákon. Určil jsem jas tohoto zdroje. B=(1.89 ±0.09) 10 3 cd m 2 2

Kvýpočtuazpracováníchybjsempoužilstandardníchmetodz[2]. Pro kalibraci žárovky jsem změřil závislost osvětlení žárovkou na vzdálenosti pomocí luxmetru.naměřenádatajsoushrnutavtabulce1.

4 6 Literatura [1] Studijní text úlohy IV. [2] Englich, J.: Zpracování výsledků fyzikálních měření. Praha [3] Mikulčák, J. a kol.: Matematické, fyzikální a chemické tabulky. SPN, Praha

: Zpracování výsledků fyzikálních měření. Praha 2000.

5 Tabulka 1: Naměřené hodnoty závislosti osvětlení na vzdálenosti r E r E cm lx cm lx Tabulka 2: Závislost svítivosti na horizontálním natočení ϕ r J [ ] cm cd ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±1.2 Tabulka 3: Závislost svítivosti na vertikálním natočení ϕ r J [ ] cm cd ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.7 4

0 25.0 ±1.2 200 50.0 24.0 ±1.2 220 49.0 23.0 ±1.1 240 52.0 25.9 ±1.3 260 50.5 24.5 ±1.2 280 46.8 21.0 ±1.0 300 37.2 13.3 ±0.7 320 45.8 20.1 ±1.0 340 50.0 24.0 ±1.2 Tabulka 3: Závislost svítivosti na vertikálním natočení ϕ r J [ ] cm cd 0 32.

6 Tabulka 4: Směrová závislost svítivosti plošného zdroje ϕ r J ϕ r J [ ] cm cd [ ] cm cd ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.01 5

05-30 31.5 0.93 ±0.04 30 33.0 1.02 ±0.05-40 28.8 0.77 ±0.04 40 30.5 0.87 ±0.04-50 25.2 0.

Podobné dokumenty

Praktikum III - Optika

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK Praktikum III - Optika Úloha č. 4 Název: Měření fotometrického diagramu Pracoval: Matyáš Řehák stud.sk.: 13 dne: 27. 3. 28 Odevzdal