I Pracownia Zakładu Fizyki PL

Nazwisko Staniszewski Paweł i imię							Wydział ZiM 3,5 Grupa
Data 20,10,98 Wyk. ćwicz		Numer ćwicz 6,1			Temat Pomiar względnej światłości ćwiczenia żarówki elektrycznej
Zaliczenie		Ocena	Data		Podpis

Zestawienie wyników w tabeli:

Żarówka badana nr 3, wzorcowa nr 1
Lp.	xo [m]*10^-3	x1 [m]*10^-3		śr x1 [m]*10^-3	x2 [m]*10^-3	rw [m]*10^-3	r [m]*10^-3	Iz
									1	2
	10	587	562	574,5	850	474,5	275,5	0,337
	10	514	519	516,5	800	416,5	283,5	0,463
	10	499	496	497,5	750	397,5	252,5	0,403
	10	475	464	469,5	700	369,5	230,3	0,388
	10	445	444	444,5	650	344,5	205,5	0,355
	10	387	401	394	600	294	206	0,490

Podstawy teoretyczne:

Pomiary fotometryczne nieznanych światłości badanych źródeł światła przeprowadza się metodą porównawczą, tj. przez porównanie tych światłości z światłością I_w wzorcowego źródła. Źródła wzorcowe są skalowane przez odpowiednie urzędy miar w umownie przyjętych jednostkach (kandelach). W przypadku braku źródła wzorcowego można dokonywać takie pomiary względem dowolnego źródła, przyjętego za wzorcowe. Wówczas obliczamy światłość względną badanego źródła za pomocą równania:

Sposób wykonanie ćwiczenia

Ćwiczenie dokonujemy w dobrze zaciemnionym pomieszczeniu, używając ławę fotometryczną Ł, fotometr f, wzorcowe źródło światła Ż_w i badane Ż.

W charakterze źródła światła stosujemy żarówki elektryczne umieszczone w metalowych osłonach z niewielkimi otworami naprzeciwko ich żarzących się włókien. Żarówki te zasilane są z sieci prądu zmiennego za pomocą autotransformatora At. Napięcie mierzymy woltomierzem V_w i V.

Obwody zasilania żarówek : a - wzorcowej, b - badanej

Przed wykonaniem pomiaru sprawdzamy, czy otwory w obudowach Ż, Ż_w i F leżą na jednej osi. Następnie umieszczamy otrzymane żarówki w obudowach i zamykamy wyłącznikami K obwody ich zasilania. Na żarówce badanej ustawiamy przy pomocy At i utrzymujemy podczas pomiarów napięcie U=220V, a na żarówce wzorcowej jej napięcie nominalne.

Podczas dokonywania pomiarów obserwujemy przez okular głowicę fotometryczną i tak dobieramy położenie x_o i x₂, aby oświetlenie obu części widzenia zrównały się ze sobą. Odczyt położenia x₁ powtarzamy dwukrotnie i wyliczamy stąd średnie x₁. Następnie zmieniamy położenie x₂ zmniejszając go nieco (o 5 do 10 cm) i ponownie badamy równość oświetleń głowicy fotometru. Czynności te powtarzamy dla pięciu, sześciu położeń x₂.

Opracowanie zebranych wyników:

1. Wyznaczam średnią x₁ z pomiarów 1 i 2 (wyniki w tabeli)

2. Wyliczam r_w zgodnie ze wzorem:

r_w= x₁ - x₀

(wyniki zestawiam w tabeli)

3. Obliczam r zgodnie ze wzorem:

r = x₂ - x₁

(wyniki zestawiam w tabeli)

4. Następnie obliczam światłość względną I_z dla kolejnych pomiarów:

(wyniki zestawiam w tabeli)

5. Ostatecznie wyliczam średnią światłość I_z względną ze wszystkich pomiarów:

= 0,0676

Dyskusja błędów metodą różniczkowania:

Obliczona wartość średniej I_z obarczona jest błędem systematycznym wynikające z tego, że włókna żarówek nie są punktowe, w ciemni występuje światło rozproszone z obcych źródeł, barwa światła porównywanych źródeł była niejednakowa. Błąd ten jest trudny do oszacowania. Przy liczeniu błędu względnego maksymalnego dla jednego z pomiarów stosujemy metodę różniczkowania.

Wyliczam bezwzględny błąd maksymalny dla czwartego pomiaru:

∆r = ∆r_w = ∆x₀ + ∆x₁ +∆x₂

Niedokładność odczytu ∆x₀ , ∆x₂

∆x₀ = ∆x₂ = 1*10^-3 m

Wielkość przesunięcia fotometru F, dla oka nie dostrzegalne.

∆x₁ = 3*10^-3 m

Bezwzględny błąd maksymalny dla czwartego pomiaru wynosi

Błąd względny maksymalny wynosi:

Wnioski:

Mała liczba pomiarów zwiększa możliwość popełnienia większego błędu. W ćwiczeniu użyto mlecznej żarówki wzorcowej i zwykłą badanej co sprawiło wiele problemów przy zrównaniu barw w fotometrze i wpłynęło na zwiększenie błędu pomiaru.

1

4

---