TEMAT: WYZNACZANIE SPRAWNOŒCI ŒWIETLNEJ ¯ARÓWKI ZA POMOC¥ FOTOMETRU LUMMERA - BRODHUNA.

1.Wiadomo*ci wst*pne:

Strumie* *wietlny F jest to ilo** energii, jak* przenosz* fale *wietlne przez dowoln* powierzchni* w jednostce czasu. Strumie* *wietlny ma wymiar mocy I mo*e by* zmierzony na podstawie ilo*ci ciep³a oddanego cia³u ca³kowicie poch³aniaj*cemu.

Nat**eniem *wiat³a wysy³anego przez *ród³o w danym kierunku nazywamy stosunek strumienia zawartego w granicach k*ta bry³owego do warto*ci tego k*ta.

O*wietlenie dowolnej powierzchni, znajduj*cej si* w odleg³o*ci r od *ród³a punktowego o *wiat³o*ci I oraz nachylonej pod k*tem a do kierunku padania *wiat³a, wyra*a si* wzorem:

I

E = ---- cos a

r²

Jest to tzw. prawo Lamberta.

Zasada pomiaru polega na takim dobraniu odleg³o*ci *ród³a badanego I wzorcowego od fotometru, aby o*wietlenie pewnej powierzchni przez oba *ród³a by³o jednakowe. Oznaczaj*c *wiat³o** *ród³a wzorcowego indeksem w, a mierzonego indeksem x, mo*emy zapisa* o*wietlenia:

I_w I_x

E_w = ---- cos a E_x = ---- cos a .

r_w² r_x²

Przy stwierdzonej do*wiadczalnie równo*ci o*wietle* E_w = E_x oraz przy równych k*tach a otrzymamy proporcj*:

I_x r_x²

----- = ----- ,

I_w r_w²

która pozwala wyznaczy*, na podstawie pomiarów odleg³o*ci, bezwzgl*dn* warto** *wiat³o*ci *ród³a, gdy znana jest *wiat³o** *ród³a wzorcowego. Najcz**ciej jednak wyznaczamy *wiat³o** wzgl*dn*, która wyra*a si* wzorem:

I_x

I_r = ---- .

I_w

Sprawno*ci* *wietln* *ród³a nazywamy stosunek jego *wiat³o*ci I do pobieranej mocy P: I

h = --- .

P

2. Wyniki pomiarów:

Lp	rw [cm]	rx [cm]	U [V]	I [mA]
1	112	19	120	28.5
2	111.8	19.2	120	28.5
3	112.1	18.9	120	28.5
4	112	19	120	28.5
5	112	19	120	28.5
6	111.6	19.4	120	28.5
7	111.8	19.2	120	28.5
8	112	19	120	28.5
9	112.2	18.8	120	28.5
10	112.1	18.9	120	28.5

Tabela 1.

r_w*r1 = 111.96 cm

r_x*r1 = 19.04 cm

Lp	rw [cm]	rx [cm]	U [V]	I [mA]
1	100.5	30.5	140	32
2	100	31	140	32
3	99.7	31.3	140	32
4	99.9	31.1	140	32
5	100.2	30.8	140	32
6	100	31	140	32
7	99.7	31.3	140	32
8	99.7	31.3	140	32
9	100.1	30.9	140	32
10	100.4	30.6	140	32

Tabela 2.

r_w*r2 = 100.02 cm

r_x*r2 = 30.98 cm

Lp	rw [cm]	rx [cm]	U [V]	I [mA]
1	90.5	40.5	160	35
2	91	40	160	35
3	91	40	160	35
4	90.8	40.2	160	35
5	90.7	40.3	160	35
6	91.2	39.8	160	35
7	91.1	39.9	160	35
8	91	40	160	35
9	90.9	40.1	160	35
10	91.3	39.7	160	35

Tabela 3.

r_w*r3 = 90.95 cm

r_x*r3 = 40.05 cm

2. Wyniki pomiarów - c.d.

Lp	rw [cm]	rx [cm]	U [V]	I [mA]
1	82.3	48.7	180	38
2	83	48	180	38
3	82.6	48.4	180	38
4	82.8	48.2	180	38
5	83.1	47.9	180	38
6	83	48	180	38
7	82.5	48.5	180	38
8	82.7	48.3	180	38
9	82.8	48.2	180	38
10	82.8	48.2	180	38

Tabela 4.

r_w*r4 = 82.76 cm

r_x*r4 = 48.24 cm

Lp	rw [cm]	rx [cm]	U [V]	I [mA]
1	74.2	56.8	200	41
2	74.7	56.3	200	41
3	74.6	56.4	200	41
4	75	56	200	41
5	74.4	56.6	200	41
6	74.5	56.5	200	41
7	74.1	56.9	200	41
8	74.4	56.6	200	41
9	74.7	56.3	200	41
10	74.6	56.4	200	41

Tabela 5.

r_w*r5 = 74.52 cm

r_x*r5 = 56.48 cm

Lp	rw [cm]	rx [cm]	U [V]	I [mA]
1	67.4	63.6	220	44
2	67.7	63.3	220	44
3	67.5	63.5	220	44
4	67	64	220	44
5	67.2	63.8	220	44
6	67.1	63.9	220	44
7	67.4	63.6	220	44
8	67.5	63.5	220	44
9	67.2	63.8	220	44
10	67.4	63.6	220	44

Tabela 6.

r_w*r6 = 67.34 cm

r_x*r6 = 63.66 cm

3. Obliczenia

Do naszych oblicze* b*dziemy u*ywa* warto*ci *rednich r_x oraz r_w, co zmodyfikuje nasz wzór do postaci:

r²_x*ri

I_r = ------- .

r²_w*ri

Lp	rw*r	rx*r	Ir
1	111.96	19.04	0.028920653
2	100.02	30.98	0.095937661
3	90.95	40.05	0.193909744
4	82.76	48.24	0.339843207
5	74.52	56.48	0.57443869
6	67.34	63.66	0.8936903

4. Wnioski

Wydajno** *wietlna *arówki jest okre*lona zale*no*ci* paraboliczn* (p.wykres do³*czony do sprawozdania), co wynika ze wzoru na moc pr*du: P = U * I, gdzie zmieniaj* si* obie warto*ci, zarówno napi*cie pr*du jak i jego nat**enie. Jak wiadomo sprawno** urz*dzenia zawiera si* w przedziale [ 0 ; 1 ]. Im wi*ksza jest pobierana moc przez *arówk*, tym jej sprawno** jest wi*ksza.

---