ZiIP I rok 2008/2009		19.01.09
Nr 6	Fotometr Bunsena	Ocena:

1.Opis ćwiczenia

Jednym z najstarszych fotometrów jest fotometr Bunsena którego zasadniczą częścią jest pionowo umieszczony fotoelement z warstwą zaporową. Jego zadaniem jest przekształcenie energii świetlnej w elektryczną. Gdy oświetlimy fotoelement w warstwie zaporowej powstaje różnica potencjałów proporcjonalna do natężenia oświetlenia. W zestawie używamy 2 elementów fotoelektrycznych połączonych tak że stronami czynnymi zwrócone są,- jeden do źródła wzorcowego , drugi do źródła badanego, zasada pomiaru i w tym przypadku polega na jednakowym natężeniu oświetlenia fotoelementów. Jeżeli połączymy ze sobą dwa jednakowe bieguny tych fotoelementów a do dwóch pozostałych mikroamperomierz, to przy równym oświetleniu obydwu fotoelementów przez mikroamperomierz nie będzie płynął prąd

2. Obliczenia

Obliczenie natężenia I_x

$$I_{x} = \frac{{r_{x}}^{2}}{{r_{0}}^{2}} \bullet I_{0}$$

${I_{x}}_{1} = \frac{\left( 6,3 \right)^{2}}{\left( 73,7 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,007$ ${I_{x}}_{2} = \frac{\left( 14,6 \right)^{2}}{\left( 65,4 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,05$ ${I_{x}}_{3} = \frac{\left( 18,6 \right)^{2}}{\left( 61,4 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,091$

${I_{x}}_{4} = \frac{\left( 24,1 \right)^{2}}{\left( 55,9 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,186$ ${I_{x}}_{5} = \frac{\left( 28 \right)^{2}}{\left( 52 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,2899$ ${I_{x}}_{6} = \frac{\left( 32,6 \right)^{2}}{\left( 47,4 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,473$

${I_{x}}_{7} = \frac{\left( 35,95 \right)^{2}}{\left( 44,05 \right)^{2}} \bullet 1 = 0,666$ ${I_{x}}_{8} = \frac{\left( 49,65 \right)^{2}}{\left( 40,65 \right)^{2}} \bullet 1 = 1,4918$ ${I_{x}}_{9} = \frac{\left( 42,8 \right)^{2}}{\left( 37,2 \right)^{2}} \bullet 1 = 1,324$

${I_{x}}_{10} = \frac{\left( 46,35 \right)^{2}}{\left( 33,65 \right)^{2}} \bullet 1 = 1,897$

Obliczenie względnego natężenia W

$$W = \frac{I_{x}}{I_{0}}$$

W₁ = 0, 007                                 W₂ = 0, 05 W₃ = 0, 091                 W₄ = 0, 186 

W₅ = 0, 2899 W₆ = 0, 473 W₇ = 0, 666 W₈ = 1, 4918

W₉ = 1, 324 W₁₀ = 1, 897

Obliczenie mocy P

P = U • I

P₁ = 24, 9 • 0, 0185 = 0, 46 P₂ = 44, 6 • 0, 0654 = 1, 2 P₃ = 65, 5 • 0, 0333 = 2, 18

P₄ = 83, 5 • 0, 0393  = 3, 28 P₅ = 100, 8 • 0, 0442 = 4, 46 P₆ = 119, 6 • 0, 049 = 5,86

P₇ = 138, 1 • 0, 0538 = 7, 43 P₈ = 159, 6 • 0, 0587 = 9, 37 P₉ = 169, 3 • 0, 0608 = 10, 29

P₁₀ = 198, 7 • 0, 067 = 13, 31

Obliczenie współczynnika sprawności

$$\mu = \frac{I_{x}}{P}$$

$\mu_{1} = \frac{0,007}{0,46} = 0,015$ $\mu_{2} = \frac{0,05}{1,2\text{\ \ }} = 0,042$ $\mu_{3} = \frac{0,091}{2,18} = 0,042$ $\mu_{4} = \frac{0,186}{3,28} = 0,057$

$\mu_{5} = \frac{0,2899}{4,46} = 0,065$ $\mu_{6} = \frac{0,473}{5,86} = 0,08$ $\mu_{7} = \frac{0,666}{7,43} =$0,09 $\mu_{8} = \frac{01,498}{9,37} =$0,159

$\mu_{9} = \frac{1,324}{10,29} = 0,129$ $\mu_{10} = \frac{1,897}{13,31} = 0,143$

Współczynnik kierunkowy a:

a = 1216

Z zależności wynika że

czyli

3. Rachunek błędów:

Błędy pomiarów:

Niepewności całkowite :

Dla I_x = W

gdzie:

Dla P

gdzie:

Dla η

gdzie:

- obliczona powyżej

- obliczona powyżej

Dla ułatwienia wszystkie obliczenia wykonałem w arkuszu kalkulacyjnym a wyniki przedstawiam w tabelce skopiowanej z ów arkusza.

L.p.	dU	dI	dIx	dP	dµ
1	0,435	0,0003	4,52E-07	0,011	2,68*10^-8
2	0,775	0,0005	6,9E-07	0,029	2,23*10^-8
3	1,136	0,0006	1,83E-06	0,054	4,94*10^-8
4	1,447	0,0007	2,13E-06	0,081	5,46*10^-8
5	1,747	0,0008	3,96E-06	0,109	9,96*10^-8
6	2,072	0,0009	4,59E-06	0,144	1,14*10^-7
7	2,393	0,0009	7,34E-06	0,182	1,82*10^-7
8	2,765	0,0010	9,87E-06	0,230	2,43*10^-7
9	2,933	0,0011	1,31E-05	0,252	3,23*10^-7
10	3,442	0,0012	1,81E-05	0,326	4,44*10^-7

4. Wnioski:

Jeśli chodzi o wartość błędu to zależy ona w dużej mierze od stanu zdrowia oczu obserwatora, rożnica błędu może się różnić poprzez wady wzroku takie może posiadać obserwator, takie jak dalekowzroczność bliskowzroczność czy też astygmatyzm, do wielkości błędu może też udzielać się fakt że błąd pomiaru odległości jest znacznie większy niż dokładność skali przymiaru milimetrowego.Na błąd wpływają także wahania napięcia zasilającego żarówkę, co powoduje zmianę strumienia padającego światłą oraz błąd mierników. Jeśli chodzi o doświadczenie to można w nim zauważyć linową zależność między mocą, a sprawnością żarówki. Im większa moc, tym większa temperatura włókna i tym większa część widma promieniowania znajduje się w zakresie światłą widzialnego,. Dlatego też dwie żarówki mogą mieć różną jasność - jedna ma krótsze włókno, rozżarzone do wysokiej temperatury, druga dłuższe o mniejszej temperaturze(ma ona większą sprawność).