POLITECHNIKA WROCAWSKA INSTYTUT FIZYKI
|
SPRAWOZDANIE Z WICZENIA NR 72 TEMAT : Analiza spektralna i pomiary spektrofotometryczne.
|
ANNA SIKORA
WYDZ. : IZ ROK : II
|
DATA :
OCENA : |
0. Wstp.
Celem przeprowadzonego wiczenia byo zapoznanie si z :
- zasadami fotometrii;
- prostymi metodami wyznaczania natenia róda wiata.
1. Opis zjawiska fizycznego.
Fotometria jest dziaem optyki, zajmujcym si badaniem energii promieniowania elektromagnetycznego i innych wielkoci z nim zwizanych. Obejmuje ona swym zakresem zarówno promieniowanie niewidzialne, jak i promieniowanie widzialne. Fotometria dzieli si na : obiektywn (inaczej fizyczn, energetyczn) w której detektorem promieniowania jest element fotoelektryczny np. klisza fotograficzna, oraz na subiektywn (inaczej wizualn), w której detektorem jest oko ludzkie.
Obiektywne pomiary fotoelektryczne oparte s przede wszystkim na wykorzystaniu receptorów fotoelektrycznych. Najczciej spotykanym ogniwem fotoelektrycznym jest ogniwo selenowe.
Subiektywne pomiary fotometryczne oparto na porównywaniu owietlenia z dwu róde równoczenie. Poniewa oko ludzkie moe dokadnie oceni równo owietle, pomiary te przeprowadza si przy równoczesnym jednakowym owietleniu powierzchni ze róda wzorcowego.
SCHEMAT FOTOMETRU Lummera-Brodhuna
2. Przyrzdy.
- ródo wiata w obudowie; - awa optyczna;
- fotoogniwo selenowe; - zestaw filtrów;
- zasilacz ZT - 980 - 1M; - owietlacz skali milimetrowej na awie optycznej;
- amperomierz; - fotometr Lummera - Brodhuna;
- woltomierz; - zestaw arówek.
- mikroamperomierz;
Schemat ukadu :
iZ r i
+
ZR V Z A
_ A
Z - ródo wiata
F - fotoogniwo selenowe
i - prd fotoelektryczny zaleny od natenia owietlenia E powierzchni czynnej fotoogniwa
r - odlego fotoogniwa od róda wiata
3. Tabelki pomiarów.
I. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI WIETLNEJ FOTOOGNIWA W OPARCIU O PRAWO LAMBERTA.
1. Zmieniajc odlego fotoogniwa F od róda wiata dokonalimy pomiaru natenia prdu dla rónych odlegoci r.
Ustalenie mocy arówki za pomoc wskaza:
woltomierza : 4.8 V
amperomierza : 3.1 A
Std moc W = 4.8 * 3.1 [V*A] = 14.88 W
Staa odlego : Kt padania : Natenie prdu fotoelektrycznego :
r = 0.3 m = 0 i = 105 A
Przy tak zachowanych wielkociach wiemy, e natenie róda wiata wynosi :
I = 16.5 0.5 cd
ri [ m ] |
ii [ A ] |
Ei [lx] |
r1 = 0.20 |
i1 = 225 |
E1=412.5 |
r2 = 0.25 |
i2 = 150 |
E2=264.0 |
r3 = 0.30 |
i3 = 105 |
E3=183.3 |
r4 = 0.40 |
i4 = 60 |
E4=103.1 |
r5 = 0.45 |
i5 = 50 |
E5=81.3 |
r6 = 0.50 |
i6 = 40 |
E6=66.0 |
r7 = 0.55 |
i7 = 35 |
E7=54.5 |
r8 = 0.60 |
i8 = 30 |
E8=45.8 |
r9 = 0.65 |
i9 = 25 |
E9=39.0 |
r10 = 0.70 |
i10 = 20 |
E10=33.7 |
2. Ustawilimy fotoogniwo w staej odlegoci r = 0.3 m i zmierzylimy natenie i dla rónych wartoci kta padania .
i [ ° ] |
ii [A] - strona prawa |
ii [A] - strona lewa |
Ei [lx] |
1 = 0 |
i1 = 105 |
i1 = 105 |
E1=183.3 |
2 = 5 |
i2 = 105 |
i2 = 103 |
E2=182.6 |
3 = 10 |
i3 = 102 |
i3 = 105 |
E3=180.5 |
4 = 15 |
i4 = 100 |
i4 = 100 |
E4=177.1 |
5 = 20 |
i5 = 98 |
i5 = 99 |
E5=172.3 |
6 = 25 |
i6 = 95 |
i6 = 95 |
E6=166.2 |
7 = 30 |
i7 = 90 |
i7 = 90 |
E7=158.8 |
8 = 35 |
i8 = 85 |
i8 = 85 |
E8=150.2 |
9 = 40 |
i9 = 80 |
i9 = 80 |
E9=140.4 |
10 = 45 |
i10 = 75 |
i10 = 75 |
E10=129.6 |
II. BADANIE PRZEPUSZCZALNOI FILTRÓW SZARYCH.
Zachowujc odlego r = 0.3 m i kt padania = 0 przytrzymalimy filtr szary blisko fotoogniwa. Zmierzylimy natenie fotoprdu i' dla strumienia wiata przepuszczanego przez filtr.
i' = 25 A
III. WYZNACZANIE NATENIA RÓDA WIATA W ZALENOCI OD MOCY POBIERANEGO PRDU. WYZNACZANIE SPRAWNOCI WIETLNEJ ARÓWKI.
Moc dostarczona do arówki (jak w punkcie I) :
W = 14.88 W
Zwikszajc odlego fotoogniwa od arówki zwikszalimy moc dostarczon do arówki tak, aby warto prdu fotoelektrycznego wynosia równie 105 A.
Odczyty wartoci mocy WX dostarczonej do arówki (odczyty z woltomierza i amperomierza) oraz odlego fotoogniwa od arówki :
rx [ m ] |
UW [ V ] |
IW [ A ] |
WX [ W ] |
0.30 |
4.8 |
3.1 |
14.88 |
0.35 |
5.2 |
3.3 |
17.16 |
0.29 |
4.7 |
3.1 |
14.57 |
0.26 |
4.4 |
3.0 |
13.20 |
0.23 |
4.2 |
2.9 |
12.18 |
0.20 |
3.9 |
2.8 |
10.92 |
W dalszym etapie wiczenia wykorzystywalimy fotometr Lummera - Brodhuna.
IV. WYZNACZANIE NATENIA WIATA BADANEJ ARÓWKI.
Mierzymy tu odlegoci r i r' gowicy fotometru od obu róde :
Normalne ustawienie gowicy |
Gowica obrócona o 180° |
||
r[cm] |
r' [cm] |
r[cm] |
r'[cm] |
92.3 |
157.7 |
98.2 |
151.8 |
93.0 |
157.0 |
97.7 |
152.3 |
94.3 |
155.7 |
97.5 |
152.5 |
97.5 |
152.5 |
97.3 |
152.7 |
rr=94.3 |
r'r=155.7 |
rr=97.7 |
r'r=152.3 |
V. BADANIE PRZEPUSZCZALNOCI FILTRÓW SZARYCH.
Przytrzymujc filtr blisko gowicy pomiarowej wyznaczamy nowe osabione natenie I'.
Zmierzone odlegoci :
- dla gowicy ustawionej normalnie: r'szare=99.4 [cm] oraz rszare=150.6 [cm]
- dla obróconej gowicy r'szare=95.5 [cm] oraz rszare=154.5 [cm]
4. Przykadowe obliczenia.
Ad.I.
W oparciu o prawo Lamberta obliczamy natenie owietlenia E dla rónych wartoci r i :
E = 
1. Obliczenia dla staego kta padania = const = 0
Pozostae wartoci przedstawia tabela pomiarowa.
2. Odlego r = const = 0.3 [m]
Pozostae wartoci przedstawia tabela pomiarowa.
Ad. II.
Korzystajc z wykresu charakterystyki wietlnej fotoogniwa obliczamy wspóczynnik transmisji T filtru szarego :
r = 0.3 [m] = 0 [°]
oraz
i = 105 [A] i' = 25 [A]
Z wykresu dla i'=25 [A] mamy E=39.0 [lx], natomiast dla i=105[A] mamy E=183.3 [lx]
T = 
*100%=20%
Ad.III.
Obliczamy natenie róda wiata IX ze wzoru :
[ cd ]
Przykadowo dla rx=0.20 [m] otrzymujemy :
Ix=
Obliczamy wspóczynnik sprawnoci wietlnej (dla powyszego przykadu):
Ad. IV.
Wyznaczamy natenie wiata badanej arówki :
= 0, czyli cos = 1
I = 27 [cd]
Dla normalnego ustawienia gowicy :
Dla odwrotnego ustawienia gowicy (obróconej o 180° ) :
Ad. V.
Obliczamy wspóczynnik przepuszczalnoci T oraz absorpcj P badanego filtru :
5. Rachunek bdów.
6. Wnioski.
Pomiary fotometryczne wykonane w wiczeniu byy oparte na metodzie subiektywnego porównania owietlenia powierzchni z dwu róde wiata I oraz Ix jednoczenie. Bdy wynike podczas pomiarów powstay na wskutek maej czuoci oka ludzkiego oraz niedokadnoci odczytu wyników. Poza tym pewny swój udzia miay zewntrzne róda wiata, które mogy zmieni wyniki pomiarów m.in: kta .
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Cwiczenie 52 c(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, 52
Cwiczenie 70 a(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, 70
Cwiczenie 72 h(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, 72
Spraw1(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, piknometr
sprawko8dobre(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 2, sprawko 8
Fizyka lab. cw77(1), Politechnika Wrocławska - Materiały, fizyka 2, paczka 1, fizyka-lab
więcej podobnych podstron