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

10-4-104m


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


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/m2*s]:

Odległość od lampy Na [cm] cd.:

Gęstość strumienia fotonów [mol/m2*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/m2*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.