Проверка законов освещённости. Лабораторная работа

1. Физика

Лабораторная работа:
«Проверка законов
освещённости»
Цель работы: проверить законы
освещённости.

2. теория.

ТЕОРИЯ.
Отношение светового потока Ф, падающего на поверхность,
к площади этой поверхности S называют освещённостью:
Е=
Ф
[ лк ]
S
(1)
Люкс - освещённость, создаваемая световым потоком 1 Лм
при равномерном распределении его на площади 1м2.
Первый закон освещённости: освещённость в каждой
точке поверхности, на которую перпендикулярно ей падает
свет, пропорциональна силе света источника и обратно
пропорциональна квадрату расстояния от источника света
до освещаемой поверхности.
I
Е
R 2 (2)

3. теория.

ТЕОРИЯ.
Кроме указанных факторов освещённость зависит ещё и от угла ,
под которым свет падает на освещаемую поверхность:
Рисунок 1.
I
Е 2 cos
R
Установлена зависимость освещённости
площадки от угла наклона α её к
падающим лучам, которая называется
вторым законом освещенности.
Второй
закон
освещённости:
освещённость поверхности, создаваемая
параллельными
лучами,
прямо
пропорциональна косинусу угла падения
лучей.
Выразив освещённость Е0 из формулы (2)
и подставляя во второй закон, получим
выражение, объединяющее первый и
второй законы освещённости

4. теория.

ТЕОРИЯ.
Освещенность - величина скалярная, поэтому в том
случае, когда свет на поверхность падает от нескольких
источников, освещённость в каждой точке поверхности
равна
арифметической
сумме
освещённостей,
создаваемых в этой точке каждым из источников в
отдельности.
Приборы для
фотометрами.
сравнения
силы
света
называются
Существуют
фотометры,
приспособленные
для
непосредственного измерения освещённости. Такие
фотометры называются люксметрами.

5. Приборы и принадлежности:

1.лабораторный прибор
для изучения законов
фотометрии;
2.микроамперметр;
3.источник постоянного
тока (ЛИП);

6. Приборы и принадлежности:

4. реостат
ползунковый;
5. ключ
тока;
замыкания
6. соединительные
провода.

7. Порядок выполнения работы:

1мкА
1. Изучить шкалу и определить цену деления микроамперметра.

8. Порядок выполнения работы:

R
мкА
Фе
К
Л
Б
2. Собрать цепь:
соединить клеммы фотоэлемента Фэ с микроамперметром А,
а лампочку Л с источником тока Б через реостат R.

9. Порядок выполнения работы:

Проверка 1 закона освещенности.
3. Фотоэлемент установить перпендикулярно оси прибора (стрелка должна находиться на
нуле угломерной шкалы).
4.Лампочку установить на 10-е деление шкалы, принимая за центр лампочки середину
стойки. Замкнуть цепь и с помощью реостата добиться, чтобы величина фототока была 20
мкА.

10. Порядок выполнения работы:

Затем лампочку передвинуть на 20-е деление.
Снять показания микроамперметра, соответствующие указанным
положениям лампочки и записать их в таблицу 4.1.

11. Порядок выполнения работы:

Таблица 4.1.
№
опыта
Расстояние от
лампы до
фотоэлемента R,
м
1
0,1
2
0,2
3
0,3
Показа
ния
микроа
мперме
тра
I, 10-6 А
Е,
лк
Отношение
освещённостей
Е2:Е1
Е3:Е1
Отношение
квадратов
расстояний
R12:R22
R12:R32

12. Порядок выполнения работы:

Затем лампочку передвинуть на 30-е деления.
Снять показания микроамперметра, соответствующие
указанным положениям лампочки и записать их в таблицу 4.1.

13. Порядок выполнения работы:

Таблица 4.1.
№
Расстояние от
опыт лампы до
а
фотоэлемента
R, м
1
0,1
2
0,2
3
0,3
Показания
Отношение
микроампер освещённостей
метра
I, 10-6 А
Е2:Е1
Е3:Е1
Отношение
квадратов
расстояний
R22:R12
R32:R12

14. Порядок выполнения работы:

5.Вычислить освещенность с помощью формулы
первого закона освещенности:
I
Е
2
R
отношение освещённостей:
(5.1.),
Е2:Е1 ; Е3:Е1,
отношение квадратов расстояний: R22:R12 ; R32:R12
заполнить полученные данные в таблицу 4.1. и
сделать вывод по проверке 1-го закона
освещенности.

15. Порядок выполнения работы:

Проверка 2 закона освещенности.
6. Лампочку установить на 16-е деление, а линзу на 10-е. С
помощью реостата установить ток 20мкА.
При угле 0° , показания микроамперметра записать в таблицу 6.1.

16. Порядок выполнения работы:

Таблица 6.1.
№
Показания
опыт угломера, α.
а
Показания
микроампермет
ра
I, 10-6 А
Cosα
1
00
1
2
300
3
450
3
2
2
2
4
600
1
2
Освещённость Е, лк

17. Порядок выполнения работы:

Таблица 6.1.
№
опыта
Показания
угломера, α.
1
00
1
2
300
3
2
3
450
2
2
4
600
1
2
Показания
микроамперметра
I, 10-6 А
Cosα
Освещённость Е, лк

18. Порядок выполнения работы:

Таблица 6.1.
№
опыта
Показания
угломера, α.
1
00
1
2
300
3
2
3
450
2
2
4
600
1
2
Показания
микроамперметра
I, 10-6 А
Cosα
Освещённость Е, лк

19. Порядок выполнения работы:

Затем, вращая ручку, лампочку устанавливают под углом 30° ,45°, 60° .
Необходимо следить за тем, чтобы лампочка и линза не сдвигались с
первоначально установленного места.
При этом в каждом из случаев снимают показания амперметра и заносят
их в таблицу 6.1.

20. Порядок выполнения работы:

Таблица 6.1.
№
Показания
опыт угломера, α.
а
Показания
микроампермет
ра
I, 10-6 А
Cosα
1
00
1
2
300
3
450
3
2
2
2
4
600
1
2
Освещённость Е, лк

21. Порядок выполнения работы:

Таблица 6.1.
№
опыта
Показания
угломера, α.
1
00
1
2
300
3
2
3
450
2
2
4
600
1
2
Показания
микроамперметра
I, 10-6 А
Cosα
Освещённость Е, лк

22. Порядок выполнения работы:

7. Вычислить освещенность с помощью
формулы второго закона освещенности:
I
Е 2 cos
R
(7.1.)
заполнить таблицу 6.1. и сделать вывод по
проверке 2-го закона освещенности.

23. Порядок выполнения работы:

Таблица 6.1.
№
опыта
Показания
угломера, α.
1
00
1
2
300
3
2
3
450
2
2
4
600
1
2
Показания
микроамперметра
I, 10-6 А
Cosα
Освещённость Е, лк

24. Порядок выполнения работы:

8. Сделать вывод о проделанной работе (используя
памятку для оформления вывода к лабораторной
работе):
Какая конечная цель лабораторной работы?
Какие прямые и косвенные измерения Вы
проводили?
Какие физические закономерности Вы
обнаружили в процессе работы?

25. Порядок выполнения работы:

9. Ответить на контрольные вопросы:
1. Какими способами можно определить
освещённость?
2. Почему на покатых к солнцу крышах
снег тает быстрее, чем на земле?
3. Что в этой лабораторной работе
является освещаемой поверхностью?
4. Для чего нужна линза при выполнении
пункта № 6?