Aneta Jurkiewicz

Biotechnologia I rok

Temat: Pomiar natężenia światła. Wyznaczanie widma promieniowania różnych źródeł światła.

1. Część teoretyczna:

Światło jest to fala elektromagnetyczna niosąca energię za pośrednictwem rozchodzących się w przestrzeni zmiennych pól elektrycznych i magnetycznych.

Źródłem fali elektromagnetycznej może być zmienny ruch ładunków elektrycznych np.: prąd zmienny w przewodniku, ruch drgający jonów bądź elektronów, obieg elektronów wokół jądra atomowego.

V=v λ

V- prędkość rozchodzenia się w ośrodku

v- częstotliwość

λ- długość fali

Prędkość fali elektromagnetycznej w próżni

c=2,99 x 10⁸ ms^-1

Widmo promieniowania- określa ilościowy rozkład całkowitego promieniowania na fale o różnych długościach:

fale radiowe		10^-4-10^4m
fale optyczne	podczerwień	10^-9-10^-4m	780nm-20mm
	widzialne		380-780nm
	nadfiolet		1-380nm
promieniowanie Roentgena		10^-12-10^-9m
promieniowanie gamma		10^-14-10^-12m

E=nNE1hc/λ

E-energia promieniowania

E₁- energia jednego fotonu

n- liczba moli fotonów

N- jeden mol fotonów = liczba Avogadra

h- stała Plancka = 6,626x10^-34Js

Energia fotonu jest odwrotnie proporcjonalna do długości fali świetlnej.

Filtr – płytka przepuszczająca światło w pewnym zakresie długości fal. Jednostką intensywności oświetlenia jest luks. Kwantometr podaje ile moli fotonów padło na jednostkę powierzchni

w jednostce czasu. Gęstość strumienia fotonów- S w jednostce mol m^-2 s^-1

Układ pomiarowy

• lampy diodowe: biała, niebieska, zielona, żółta, czerwona

• filtry z maksimami przepuszczalności dla długości fal: 390, 430, 490, 525, 580,650,670nm

• kwantometr

2. Wykonanie ćwiczenia:

Za pomocą kwantometru , źródła światła oraz filtrów wyznaczamy gęstości strumienia fotonów. Na wykresie przedstawiamy widmo promieniowania.

Następnie mierzymy również zależność natężenia światła od odległości od źródła światła. Pomiary wykonujemy w pomieszczeniu hodowlanym dla lamy sodowej.

3. Pomiary i obliczenia:

Długość fali[nm]:	Niebieska (430 nm):			Wartości średnie:
390	-0,17	-0,22	-0,25	-0,21
430	29,4	29,21	29,12	29,24
490	9,56	9,56	9,67	9,6
525	4,12	4,13	4,09	4,11
580	-2,29	-2,29	-2,3	-2,29
650	-1,77	-1,76	-1,77	-1,77
670	-2,31	-2,32	-2,32	-2,32

Długość fali [nm]:	Zielona (525 nm):			Wartości średnie:
390	-2,31	-2,33	-2,31	-2,32
430	2,22	2,24	2,24	2,23
490	2,3	2,4	2,39	2,36
525	7,6	7,63	7,69	7,64
580	-1,69	-1,68	-1,68	-1,68
650	-2,19	-2,2	-2,18	-2,19
670	-2,35	-2,34	-2,35	-2,35

Długość fali [nm]:	Biała :			Wartości średnie:
390	-1,52	-1,53	-1,52	-1,52
430	5,53	5,54	5,49	5,52
490	4,64	4,6	4,59	4,61
525	4,64	4,63	4,62	4,63
580	7,84	7,7	7,73	7,76
650	4,84	4,81	4,81	4,82
670	-1,54	-1,52	-1,52	-1,53

Długość fali [nm]:	Żółta (580nm):			Wartości średnie:
390	-2,36	-2,36	-2,37	-2,36
430	-1,95	-1,94	-1,95	-1,95
490	-1,56	-1,55	-1,55	-1,55
525	-1,62	-1,63	-1,63	-1,63
580	5,34	5,3	5,27	5,3
650	0,19	0,15	0,14	0,16
670	-2,38	-2,37	-2,37	-2,37

Długość fali [nm]:	Czerwona (650 nm):			Wartości średnie:
390	-2,37	-2,36	-2,39	-2,37
430	-2,22	-2,24	-2,23	-2,23
490	-1,59	-1,59	-1,59	-1,59
525	-2,1	-2,1	-2,09	-2,1
580	15,44	15,63	15,66	15,58
650	23,02	23,2	23,12	23,11
670	-2,19	-2,2	-2,15	-2,18

Długość fali [nm]:	Lampa sodowa:			Wartości średnie:
390	-2,1	-2,09	-2,08	-2,09
430	2,07	2,02	2,1	2,06
490	4,03	4,14	4,11	4,09
525	6,74	6,79	6,7	6,74
580	41,45	41,28	40,98	41,24
650	28,01	28,2	28,28	28,16
670	-0,04	-0,02	0	-0,02

Odległość od lampy Na [cm]:	Gęstość strumienia fotonów [mol/m^2*s]:	Odległość od lampy Na [cm] cd.:	Gęstość strumienia fotonów [mol/m^2*s]:
160	69,83	80	132,97
150	70,76	70	148,03
140	81,87	60	185,66
130	89,82	50	231
120	96,01	40	324,09
110	102,86	30	385,4
100	109,85	20	647,3
90	120,55	10	1045,4

Barwa światła:	Fale najlepiej emitowane [nm]:
Niebieska:	430
Zielona:	525
Biała:	580
Żółta:	580
Czerwona:	650
Lampa sodowa:	580

Wybrana długość fali: 525 nm

Gęstość strumienia fotonów [mol/m^2*s]	Gęstość strumienia energii:
Niebieska: 4,11	9,34*10^-19
Zielona: 7,64	1,74*10^-18
Biała: 4,63	1,05*10^-18
Żółta: -1,63	-3,71*10^-19
Czerwona: -2,1	-4,77*10^-19
Lampa sodowa: 6,74	1,53*10^-18

Wnioski:

Światło niebieskie najintensywniej emituje fale o długości 430 nm.

Światło zielone najintensywniej emituje fale o długości 525 nm.

Światło białe najintensywniej emituje fale o długości 580 nm.

Światło żółte najintensywniej emituje fale o długości 580 nm.

Światło czerwone najintensywniej emituje fale o długości 650 nm.

Światło lampy sodowej najintensywniej emituje fale o długości 580 nm.

Im większa odległość od światła, tym mniejsze natężenie promieniowania.