I. Wstęp teoretyczny
Światło jest jednym z rodzajów promieniowania wysyłanego przez ciała ogrzane do odpowiednio wysokiej temperatury. Jest to rodzaj promieniowania, które działa na zmysł wzroku.
Światło białe składa się z fal elektromagnetycznych o różnych długościach. Światło odbieramy jako białe, jeżeli wszystkie fale ( składowe światła białego ) niosą tą samą ilość energii. Odpowiednikiem barwy światła jest długość fali lub jej częstotliwość. Zakres długości fal, które nazywamy światłem określony jest przez czułość oka ludzkiego i wynosi w przybliżeniu: 400 - 800 nm. Jeżeli ze światła białego usunąć pewne zakresy długości fal lub wręcz pozostawić tylko wąski zakres długości to otrzymuje się wrażenie barwy. Światło o dowolnym kolorze określone jest w zupełności przez swoje widmo, czyli zależność ilości energii niesionej przez różne fale od ich długości.
Oko ludzkie nie rozróżnia wszystkich widm. W oku znajdują się receptory trzech rodzajów, których widma czułości przypadają na długości ok.: 440, 540 i 570 nm. odpowiadającym odpowiednio barwom: niebieskiej, zielonej i czerwonej. Proces widzenia barwy jest zjawiskiem fizjologicznym związanym z budową siatkówki oka, a mechanizm tego procesu jest jak dotąd tylko częściowo poznany. Łatwo sprawdzić doświadczalnie, że barwa ciała nie jest jego cechą stałą: zależy od rodzaju światła, przez które dane ciało jest oświetlone oraz od tego, czy światło odbija się od ciała ( barwy tkanin, papieru, kwiatów ) czy przez nie przechodzi ( barwy kolorowych szkieł, cienkich płytek metalowych). Celem tego ćwiczenia jest konfrontacja wrażenia barwy z kształtem widma.
II. Oprzyrządowanie
Na stanowisku pomiarowym umieszczono kolorymetr składający się z dwóch zasadniczych części : monochromatora i układu fotokomórki. Monochromator pozwala na wycięcie z widma światła jednej długości fali za pomocą obracanej siatki dyfrakcyjnej. Wyboru długości fali świetlnej dokonuje się za pomocą pokrętła wyskalowanego w nm. Strumień światła monochromatycznego kierowany jest do fotokomórki. Pomiaru intensywności światła dokonuje się w sposób względny tzn. przez porównanie ze wzorcem.
III. Opis ćwiczenia
zakładamy fotokomórkę oraz barwne folie, kolejno : niebieską , fioletową i żółtą.
ustawiamy pokrętło na λ = 400 nm. odsuwamy folię z drogi światła, ustawiamy miernik na 100 % regulując wzmocnienie
wstawiamy folię w drogę światła i odczytujemy na mierniku wynik
pomiary przeprowadzamy dla długości fali od 400 - 800 nm. długość fali zmieniamy co 20 nm. jeśli zmiany przepuszczalności są duże to zagęszczamy pomiary
sporządzamy wykres zależności przepuszczalności światła od długości fali
pomiary przeprowadzamy dla wszystkich trzech folii tj. niebieskiej, fioletowej i żółtej.
Do sprawozdania dołączona jest jako załącznik karta pomiarowa z wynikami, które uzyskaliśmy podczas ćwiczeń.
IV. Doświadczenie
Zadanie polegało na wykazaniu zależności procentowej przepuszczalności światła od długości fali świetlnej dla filtrów : niebieskiego, żółtego i fioletowego. Na początku jednak, po usunięciu głowicy fotokomórki, odczytano długość fali świetlnych, dla których zaobserwowano światło koloru ( ciemny fiolet, niebieski, zielony, pomarańczowy, czerwony i głęboką czerwień ). Wyniki zamieszczono w poniższej tabeli :
Długość fali [nm] |
Barwa |
430 |
ciemny fiolet |
440 |
niebieski |
520 |
zielony |
600 |
pomarańczowy |
630 |
czerwony |
660 |
głęboka czerwień |
Następnie dla długości fal z przedziału 400 - 800 nm. odczytano przenikalność procentową światła przez kolorowe folie. Uzyskane wyniki zamieszczono w poniższej tabeli oraz zilustrowano na wykresie.