Jarosław Chodkiewicz 16.05.2000r.

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 43

Wyznaczanie zdolności pochłaniania światła przez szkło o zmiennej grubości.

Sprawdzanie graficznie prawa pochłaniania.

1.Zagadnienia wstępne

Podstawową wielkością fotometrii wizualnej jest natężenie źródła światła I, czyli światłość. Jednostką światłości w układzie SI jest kandela [cd]. Kandela jest światłością, która ma w kierunku prostopadłym pole 1/600000 części metra kwadratowego ciała doskonale czarnego, promieniującego w temperaturze krzepnięcia platyny pod ciśnieniem jednej atmosfery. Luminacja {jasność} jest określana jako stosunek natężenia źródła światła do pola rzutu powierzchni emitującej promieniowanie na powierzchnię prostopadłą do kierunku rozchodzenia się promieniowania (światła).

gdzie α-kąt jaki tworzy z kierunkiem rozchodzenia się światła normalna do elementu powierzchni ds., na którą pada światło.

Jednostką luminacji jest kandela na metr kwadratowy

Elementarny strumień światła d∅ wysyłany poza punktowe źródło światła o natężeniu I w kąt przestrzenny dω wynosi: d∅=Idω.

Jednostką strumienia jest lumen [ln]

1ln= 1cd⋅1śr

Natężenie oświetlenia jest określone stosunkiem strumienia światła padającego na dany element powierzchni do pola tego elementu:

ds.- element powierzchni prostopadły do padającego strumienia świetlnego.

Jednostką natężenia oświetlenia jest luks [lx].

przyjmując, że ds.=r²dω

I-natężenie źródła światła padającego na daną powierzchnię,

r- odległość źródła światła od oświetlonej powierzchni,

α- kąt zawarty po między normalną wystawioną do powierzchni, a kierunkiem padającego promieniowania.

2. Wykonanie ćwiczenia.

1. Starannie oczyścić kilka płytek szklanych, zmierzyć grubość każdej z nich śrubą mikrometryczną, obliczyć średnią wartości grubości płytki ds.

2. Na ławie optycznej ustawić dwa jednakowe źródła światła w położeniu, aby oświetlenie obu połówek fotometru było jednakowe. Wówczas I(o)=I(r), gdzie r oznacz odległość od źródła światła do powierzchni fotometru.

3. Do uchwytu położonego między źródłem Z₁ a fotometrem F ustawić warstwę składającą się z trzech płytek szklanych (grubość warstwy pochłaniającej x₁=3ds.). Doprowadzić do zrównania oświetlenia obu pól kostki fotometrycznej. Zmierzyć odległość r₁ (x₁), r₂(x₁) fotometru od źródła odpowiednio Z₁ i Z₂ . Ponieważ oświetlenie obu powierzchni fotometru jest jednakowe, więc zgodnie ze wzorem otrzymamy: I(x₁)=I(0)r₁²(x₁)/r₂²(x₁)

4. Podobnie jak w punkcie 3 wykonać pomiary natężenia światła po przejściu przez warstwy płytek o grubościach x₂, x₃ ... = 6ds., 9ds., ..

5. Na papierze milimetrowym sporządzić wykres zależności I(x). Na podstawie tego wykresu oszacować wartość współczynnika pochłaniania μ: odczytać z wykresu wartość x=a, dla której I(a)=I(o)/a., wówczas μ=I/a.

6. Postępowanie opisane w punkcie 5, dotyczące wyznaczania wsp. μ, nie pozwala jednoznacznie określić wartości błędu pomiaru. W tym celu sporządzić wykres lnI(x₁), gdyż, lnI(x_i)= -μx_i+ln(0) przedstawia linię prostą o wsp. Nachylenia -μ i punkcie przecięcia się z osią rzędnych lnI(0).

7. Wykonać obliczenia zdolności pochłaniania A(x).

8. Wykonanie pomiarów.

Tabela pomiarowa

Lp	I(0)	ds	xi	r1(xi)	r2(xi)	Δr	I(xi)	ΔI	A(xi)	μ
	[cd]	[m]	[m]	[m]	[m]	[m]	[cd]	[cd]	[-]	[1/m]
1	19	0,00234	O,00702	0,555	0,445	0,02	12,21	±0,9	0,36	47.48
2			0,01404	0,575	0,425		10,39		0,45
3			0,02106	0,605	0,395		8,1		0,57
4			0,02808	0,63	0,37		6,56		0,65
5			0,0351	0,66	0,34		5,06		0,73

I(x_i)=I(0)r₂²(x₂)/r₁²(x₁)

I(x₁)=12,21 [cd]

μ
₁=47.48 [1/m]

A(x_i)=I(0)-I(x)/I(0)

A(x₁)= 0,55

ΔI=0,9[cd]

Wnioski:

W miarę zwiększania grubości ds. (dokładanie kolejnych płytek) zwiększa się absorpcja światła (zdolność pochłaniania przez dany ośrodek),a tym samym zniejsza się współczynnik pochłaniania światła.