skanuj0125

248

i wyznaczyć nieznane oświetlenie dzieląc odpowiadająca mu wartość fotoprą-du i/ przez c.

1.2. Współczynnik absorpcji

Prawo absorpcji mówi, że jeżeli przez jednorodny, bezbarwny i przeźroczysty ośrodek biegnie równoległa wiązka promieni świetlnych prostopadle do powierzchni ośrodka, to ulega ona wówczas osłabieniu zgodnie z równaniem:

(3)

gdzie: Ą jest gęstością strumienia energii przed wniknięciem wiązki w absor-bent (tzn. ilością energii przechodzącej w czasie 1 s przez powierzchnię 1 m² przy kącie padania 0° - wielkość ta nazywana jest natężeniem światła), jednostką jest 1 W/m²; J to gęstość strumienia energii po przejściu przez warstwę ośrodka o grubości d; p - współczynnik absorpcji (w m^-1 lub cm^-1), zdefiniowany jako odwrotność odległości, na której gęstość strumienia energii tworzącego wiązkę równoległą ulega w wyniku absorpcji osłabieniu e razy (e - podstawa logarytmu naturalnego).

Wiązka światła białego jest mieszaniną fal o różnych długościach X i różnych współczynnikach absorpcji. Występujący w tym wzorze współczynnik p jest wobec tego średnim współczynnikiem absorpcji dla promieniowania widzialnego. Należy jednak podkreślić, że dla przeźroczystych, bezbarwnych ośrodków zależność p od X jest niewielka, o czym świadczy fakt, że wiązka światła białego po przejściu przez taki ośrodek pozostaje nadal bezbarwna.

Z prawa;absorpcji wynika, że aby wyznaczyć współczynnik //należy dokonać pomiarów natężenia światła. Do tego celu można wykorzystać fotoogniwo. Ponieważ natężenie fotoprądu jest wprost proporcjonalne do J możemy napisać:

i/ =kJ = kJ₀ ^e ^ =i_fQ e *,    (4)

gdzie: k to współczynnik proporcjonalności, ijo - natężenie fotoprądu zarejestrowane przed przejściem światła przez ośrodek (odpowiadające J₀), if- natężenie fotoprądu zarejestrowane po przejściu światła przez ośrodek o grubości d (odpowiadające J).

2. Metoda pomiaru

Fotoogniwo (lub fotodioda, która nie została wstępnie spolaryzowana i działa jak fotoogniwo) umieszczone jest na ławie optycznej w jednej osi z żarówką. Płaszczyzna fotoogniwa pokrywa się ze wskaźnikiem świetlnym przesuwającym się po skali. Całość umieszczona jest w światłoszczelnej osłonie, wewnątrz której znajduje się kolimator, który możemy nakładać na żarówkę oraz stojak na płyty absorpcyjne. Żarówka połączona jest do stabilizowanego zasilacza napięcia. Zamknięcie osłony uruchamia równocześnie żarówkę. Natężenie fotoprądu mierzymy mikroamperomierzem włączonym w obwód fotoogniwa. Warunki pracy zasilacza napięcia i światłość żarówki są zapisane przy zestawie pomiarowym. Ponieważ dla punktowego źródła światła natężenie oświetlenia (wzór (1)) powierzchni prostopadłej do promienia świetlnego jest równe: E= I/P-, gdzie / jest światłością źródła zaś r jego odległością od fotoogniwa (zobacz: Uzupełnienie do ćw. 21), zmianę oświetlenia uzyskujemy przez zmianę odległości źródła światła od fotoogniwa.

kolimator płytka szklana

Rys.2. Schemat układu doświadczalnego

3. Wykonanie ćwiczenia

Zadanie 1

Wyznaczenie charakterystyki oświetleniowej fotoogniwa.

1. Ustawiamy fotoogniwo w odległości 40 cm od źródła światła. Zamykamy osłonę. Dobieramy zakres pracy mikroamperomierza tak, aby wskazanie przyrządu było maksymalne.