sprawozdanie z ćwiczenia LABORATORYJNEGO NR. 21

Temat:

Sprawdzenie prawa Lamberta w funkcji kąta padania światła.

Wyznaczenie sprawności świetlnej żarówki

1. Sprawdzenie prawa Lamberta w funkcji kąta.

Prawo Lamberta:

Punktowe źródło światła I wywołuje na powierzchni znajdującej się w odległości r od źródła i ustawionej pod kątem  do kierunku padania światła oświetlenie, które można wyrazić wzorem:

(1.1)

1. Przebieg ćwiczenia.

1. Na jednym końcu ławy optycznej ustawiamy badane źródło światła.

2. Przy stałej odległości r od źródła ustawiamy fotoogniwo luksomierza.

3. Zmieniamy kąt padania światła od 90°­­÷0° co 10°, odczytując za każdym razem wartość oświetlenia E.

4. Wyniki pomiarów zestawiamy w tabelce.

5. Wykonujemy wykres El(.

Lp.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
E [lx]	25	25	24	22,5	20	17	13	8,5	4	0,5
 [*]	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
r [m]	0,411
I [cd]	4,223	4,29	4,314	4,39	4,41	4,47	4,39	4,2	3,98	-




2. Dyskusja błędu.

Czynniki wpływające na błąd pomiaru:

• niezupełne zaciemnienie pomieszczenia;

• refrakcja światła w  powietrzu;

• niedokładne ustawienie fotomierza =1°, r=0,001m;

• niedokładność systematyczna przyżądu pomiarowego.

2. Wyznaczenie sprawności świetlnej żarówki.

Pomiar natężenia badanego światła wykonuje się za pomocą fotometru. Zasada pomiaru polega na takim dobraniu odległości źródła mierzonego i wzorcowego, aby oba dawały równe oświetlenie pewnej powierzchni przy takich samych kątach padania. Porównanie oświetlenia odbywa się wzrokowo. Oko ludzkie jest niezdolne do oceny stosunku dwóch natężeń, ale może stwierdzić równość lub nierówność oświetlenia graniczących ze sobą powierzchni.

Na jednym końcu ławy optycznej zostanie ustawione źródło światła o znanym natężeniu I₁, a na drugim końcu źródło badane, którego natężenie oznaczy się przez I₂. Między tymi źródłami należy umieścić na ławie optycznej fotometr w takiej odległości, aby oświetlenie z obu stron było jednakowe. Dla takiego położenia występuje zależność:


(2.1)

gdy ₁= ₂ = 0, to otrzymuje się:


(2.2)

1. Przebieg ćwiczenia.

1. Ustawiamy na jednym końcu ławy optycznej wzorcowe źródło światła o natężeniu I₁.

2. Ustawiamy na drugim końcu ławy optycznej badane źródło światła w odległości S₁ od źródła wzorcowego.

3. Żarówkę wzorcową włączamy bezpośrednio do sieci prądu przemiennego 220V, a żarówkę badaną przez autotransformator w obwód z woltomierzem (równolegle) i amperomierzem (szeregowo).

4. Ustawiamy autotransformator w położeniu, w którym napięcie zasilania wynosi 100V.

5. Odczytujemy wartość prądu płynącego przez źródło I₂ oraz napięcie przyłożone do żarówki badanej.

6. Przesuwając fotometr na ławie optycznej staramy się uzyskać jednakowe oświetlenie z obu stron i odczytujemy odległość fotomierza od źródła badanego.

7. Pomiary z punktów 6 i 7 powtarzamy zwiększając napięcie co 20V do 220V.

8. Wyniki zestawiamy w tabeli.

I1 [cd]	U [V]	I [Am]	P [W]	R1 [m]	R2 [m]	I2 [cd]	 [cd/W]
20	100	80	8	0,96	0,30	1,953124	0,244141
	120	86	10,32	0,87	0,39	4,019022	0,38944
	140	96	13,44	0,79	0,47	6,780962	0,504536
	160	104	16,64	0,75	0,51	9,248	0,555769
	180	110	19,8	0,63	0,63	20	1,010101
	200	120	24	0,61	0,65	22,708946	0,946206
	220	128	28,16	0,47	0,79	56,5052	2,006577

Wykres zalwżności f(P)


2. Wnioski. Dyskusja błędu.

• Podstawowym czynnikiem powodującym w tym przypadku błędy pomiarowe jest metoda przeprowadzenia badania (zależy od wrażliwości wzroku eksperymentatora). Na wykresie można zauważyć iż kształt krzywej f(P) nie przypomina żadnej z podstawowych funkcji matematycznych, co może wskazywać na nieregularny przebieg zmienności sprawności świetlnej badanego źródła w funkcji mocy elektryczne, lub jest wynikiem popełnionych błędów w czasie przeprowadzania eksperymentu.

---