Wydział Elektroniki	Laboratorium fizyki H2
x x	x
Ćwiczenie nr 70: Wykazanie słuszności prawa Lamberta	Data wykonania x	Data oddania x	Ocena

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest pomiar światłości, natężenia oświetlenia i luminancji z zastosowaniem metod wizualnych i fizycznych. Uzyskane pomiary mają na celu porównanie i zatwierdzenie prawa Lamberta. Fizyczne pomiary fotometryczne opierają się na wyznaczeniu natężenia oświetlenia przez wskazania mikroamperomierza.

.

2. Wykorzystane przyrządy

• ogniwo selenowe

• źródło światła

• zasilacz o wydajności prądowej min 5A ZSC-05012

• amperomierz (wbudowany w zasilacz)

• woltomierz (wbudowany w zasilacz)

• mikroamperomierz prądu stałego kl.0,5 LM-3

3. Schematy pomiarowe

Ż - żarówka

F - ogniwo selenowe

μA - mikroamperomierz

Zasilacz - ZSC-05012

V - wbudowany woltomierz

A - wbudowany amperomierz

4. Uzyskane wyniki pomiarów

• Przesuwanie ogniwa o „r” od źródła

r [cm]	dz	Z [μA]	I [μA]	r [cm]	dz	Z [μA]	I [μA]
92	8,0	75	8,00	27	49,5	150	99,0
87	10,0	75	10,0	26	53,0	150	106
82	11,0	75	11,0	25	29,5	300	118
77	12,5	75	12,5	24	32,0	300	128
72	14,0	75	14,0	23	36,5	300	146
67	16,0	75	16,0	22	41,0	300	164
62	18,5	75	18,5	21	46,5	300	186
57	21,0	75	21,0	20	52,5	300	210
52	26,0	75	26,0	19	59,0	300	236
47	31,5	75	31,5	18	27,0	750	270
42	40,5	75	40,5	17	31,0	750	310
37	53,0	75	53,0	16	35,5	750	355
32	32,0	150	64,0	15	42,0	750	420
31	34,5	150	69,0	14	48,5	750	485
30	37,5	150	75,0	13	57,0	750	570
29	41,0	150	82,0	12	68,0	750	680
28	44,0	150	88,0

• Przekręcanie ogniwa o kąt „α” względem źródła światła

• r = 30cm

W prawo od źródła światła W lewo od źródła światła

α [^o]	dz	Z [μA]	I [μA]		α [^o]	dz	Z [μA]	I [μA]
0	55,0	150	110		0	49,0	150	98
5	54,0	150	108		5	48,0	150	96
10	54,0	150	108		10	44,0	150	88
15	53,0	150	106		15	43,5	150	87
20	51,5	150	103		20	41,5	150	83
25	50,0	150	100		25	39,0	150	78
30	47,0	150	94		30	37,5	150	75
35	44,0	150	88		35	34,5	150	69
40	40,0	150	80		40	32,5	150	65
45	37,0	150	74		45	29,0	150	58
50	66,0	75	66		50	50,0	75	50
55	58,0	75	58		55	41,0	75	41
60	54,0	75	54		60	31,0	75	31

• r = 50cm

α [^o]

dz

Z [μA]

I [μA]

0

49,0

150

98

5

48,0

150

96

10

44,0

150

88

15

43,5

150

87

20

41,5

150

83

25

39,0

150

78

30

37,5

150

75

35

34,5

150

69

40

32,5

150

65

45

29,0

150

58

50

50,0

75

50

55

41,0

75

41

60

31,0

75

31

• Zastosowanie filtrów

r [cm]	FILTRY									BEZ FILTRA
		1			2			3
		dz	Z [μA]	I [μA]	dz	Z [μA]	I [μA]	dz	Z [μA]	I [μA]	dz	Z [μA]	I [μA]
37	9,5	150	19	18	150	36	2	150	4	44	150	88
27	8,0	75	8	15	75	15	2	75	2	37	75	37
22	8,0	300	32	15	300	60	2	300	8	36	300	144
17	13,5	300	54	26	300	104	3	300	12	68	300	272

5. Wzory i obliczenia

6. Wnioski

Aby móc wykazać słuszność prawa Lamberta musimy najpierw znać jego treść. Prawo Lamberta mówi: ”Jeżeli źródło jest punktowe i promieniuje izotropowo, wówczas moc promieniowania światła przypadająca na jednostkę powierzchni (natężenie oświetlenia) maleje z odległością i zależy od kąta padania”.

Zacznijmy od natężenia światła. Mamy wzór ( E = cosα I/r² ). Biorąc pod uwagę wyniki z pomiarów zawarte w pierwszej tabeli i podstawiając do tego równania dojdziemy do wniosku ze przy dużych odległościach r, a co za tym idzie małym prądzie I, E staje się coraz większym ułamkiem. Zatem słuszne jest stwierdzenie że „moc promieniowania światła przypadająca na jednostkę powierzchni (natężenie oświetlenia) maleje z odległością. Druga sprawa to kąt padania światła. Przy r = const zauważamy (kolejne trzy tabele pomiarów) że prąd nam się zmniejsza, a co za tym idzie podstawiając do naszego wzoru zmniejsza nam się również natężenie oświetlenia.

Z powyższego opisu wynika że druga część prawa Lamberta została spełniona. Jeżeli tak, to możemy powiedzieć że oświetlająca żarówka to „źródło jest punktowe i promieniuje izotropowo”. Wykonane ćwiczenie potwierdza słuszność prawa Lamberta.

Zakres kąta został ograniczony do 60^o ponieważ przy większym kącie cień zaczyna padać na ogniwo co powodowałoby błędny pomiar. Odległość która została podana w tabelach nie jest zaokrąglona do pełnych liczb ponieważ dopiero po pomiarze zauważyłem że źródło światła jest przesunięte o 3 cm względem zera miarki odległości ogniwa od źródła oświetlenia.

1

---