روشنایی در مقابل مسافت. از فاصله تا منبع نور
جستجوی متن کامل:
فیزیک-\u003e گزارش
- با بیشترین چشمک زدن های فعلی ، می توانید خروجی را تغییر دهید.
- با انتخاب آن از دوربین می توانید آن را به هر کجا که می خواهید منتقل کنید.
از آنجایی که در این مقاله قصد داریم در مورد فاصله جسم صحبت کنیم ، به طور موقت قدرت فلاش را فراموش خواهیم کرد و بر آنچه مورد علاقه ما است تمرکز خواهیم کرد. در پدیده های موجی مانند نور ، و برای منابع نقطه ای مانند شراره های ما ، فیزیک به ما می گوید که آنها قانون به اصطلاح مربع معکوس را که در آن شدت آن با مربع فاصله تا مرکزی که در آن رخ می دهد ، کاهش می یابد ، انجام می دهند.
میدان های الکترومغناطیسی میکروسکوپی ایجاد شده توسط این بخش. ذرات ابتدایی ، مشخصه شده با شدت میدانهای میکروسکوپی: الکتریکی ... کاملا \u003e\u003e
صفحه اصلی\u003e راهنما\u003e فیزیک
جدول 2
بر اساس داده های به دست آمده ، لازم است قانون مربع معکوس بررسی شود. برای انجام این کار ، باید نسبت دو روشنایی بعدی را محاسبه کنید (E 10 / E 20 ، E 20 / E 30 و غیره) و آنها را با نسبت های معکوس مربع فواصل مقایسه کنید (/ ;
/…)
اگر اینگونه گفته شود ممکن است کمی گیج کننده به نظر برسد ، بنابراین بیایید سعی کنیم آن را به روشی ساده تر توضیح دهیم. اما در واقع اینگونه نیست. حال بیایید از چند نمونه در دنیای واقعی استفاده کنیم. فرض کنید در شات اول فلاش ما با سوژه یک متر فاصله دارد و در شات دوم آن را با دو متر فاصله قرار می دهیم.
حال تصور کنید که در عکس اول فلاش ما هنوز یک متر با سوژه فاصله دارد و در عکس دوم آن را در فاصله چهار متری قرار دهیم. برای مثال آخر ، بگذارید بگوییم که در عکس اول ، فلش ما اکنون سه متر از سوژه فاصله دارد و در عکس دوم ، آن را پنج متر دورتر قرار دادیم.
رابطه آموخته شده باید به اندازه کافی نزدیک باشد ، یعنی
E 10 / E 20 /و غیره.
سپس خطای مطلق انحراف نتایج از قانون ایده آل محاسبه می شود
2) وابستگی نور به زاویه بروز اشعه ها.
اما این به اینجا ختم نمی شود ، زیرا هنوز هم وجود دارد. افزایش مسافت همچنین به معنای افزایش سطح روشن به نسبت معکوس از دست دادن شدت است. برای درک بهتر این موضوع به تصویر زیر مراجعه کنید. اکنون می دانیم که چگونه فاصله تا نور ما بر فلاش تأثیر می گذارد.
به دست آوردن اطلاعات دقیق تر در مورد برآورد تولید جنگل طبیعی یک کار دشوار است ، زیرا عوامل زیادی در روند رشد جنگل دخیل هستند ، مانند مکانیسم های آب و هوایی ، ادافی ، توپوگرافی ، ژنتیکی و رقابتی درختان. این مکانیسم ها و همچنین پیچیدگی اکوسیستم ها باید برای برنامه ریزی پایدار درک شوند. تولید منابع جنگلی.
برای انجام این آزمایش ، از یک دستگاه PZF استفاده می شود. یک لامپ رشته ای در مدار یکسو کننده گنجانده شده است و در فاصله 10 سانتی متری از فوتوسل نصب می شود (این کار به این صورت انجام می شود که حداکثر میزان خوانش میکرومتر در هنگام تنظیم زاویه فوتوسل به صفر تا حد ممکن بیشتر باشد). قرائت در مقیاس گالوانومتر n انجام شده و در جدول 3 ثبت شده است.
درختان در یک جنگل طبیعی گرمسیری در یک رقابت مداوم هستند ، یا از طریق هوا در جستجوی نور ، یا در خاک با آب ، مواد معدنی و اکسیژن. در این شرایط و همزمان با رشد ، درختان سرعت رشد کندتری را نشان می دهند.
تحقیقات در مورد رشد درختان جنگلی در آمازون یکی از تلاشهای اصلی محققان در دهه های اخیر بوده است و ارزیابی رقابت برخلاف این تلاش ها است. هدف شاخص های رقابت بیان تأثیر رقابت بر رشد درخت است. برای ایجاد این امکان ، بیشتر شاخص ها به چهار عامل اصلی مربوط می شوند: تعداد رقبا. اندازه و فاصله درختان مجاور و روشنایی.
بدون تغییر ولتاژ روی لامپ و بدون حرکت منبع نور و لنز ، سلول فوتوسل را 30 درجه بچرخانید. 45 و 60 درجه و با خواندن خوانش روی گالوانومتر ، آنها را در جدول 3 نیز وارد کنید.
با دانستن شدت نور لامپ رشته ای ، برای هر مورد روشنایی سلول نوری را طبق فرمول محاسبه کنید (5).
مقادیر روشنایی نظری و تجربی را مقایسه کنید.
شاخص های رقابت را می توان بدون توجه به مسافت به دو گروه بزرگ تقسیم کرد که با در نظر گرفتن موقعیت نسبی درختان در قسمت و اندازه آن ، محل قرارگیری درختان در سایت و بسته به مسافت را در نظر نمی گیرند. هر دو روش در جنگل های مخلوط یا غنی از شراب استفاده شده است ، اما متون نشان نمی دهد که کدام نوع شاخص موثرترین است.
از روشهای زیادی برای تعیین منطقه رقابت برای شاخصهای وابسته به فاصله استفاده شده است ، مانند روش شعاع ثابت. نکته دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد این است که معیارهای فاصله وابسته به دلیل کمبود درختان رقیب که از تناسب زیادی برخوردار نیستند ، مانند درختان نزدیک لبه قطعه بیشتر و ناقص تر و نا دقیق می شوند ، بنابراین توصیه می شود برای اصلاح لبه از روش جبران استفاده کنید.
جدول 3
نتایج به دست آمده نشان می دهد که روشنایی به زاویه میزان تابش اشعه بر روی سطح نور بستگی دارد.
س Tالات آزمون
1. نور مرئی چیست؟
2. کدام منبع نقطه در نظر گرفته می شود؟
3. چه ملکی باید یک شی داشته باشد تا نامرئی باشد؟
4- خصوصیات چشم به عنوان گیرنده انرژی نور چیست؟ چه گیرنده های دیگری را می شناسید؟
ارزیابی اثربخشی شاخص رقابت با مقایسه شاخص محاسبه شده برای هر درخت با استفاده از متغیرهای جنگل مانند افزایش قطر ، ارتفاع و سایر موارد انجام می شود. بهترین نتایج باید با ارائه یارانه برای مدل سازی جنگل ، کمک به مدیریت پایدار جنگل در جنگل آمازون ، مناسب ترین معیار را برای نشان دادن رقابت بین درختان در لایه درختی نشان دهد.
رقابت ، رابطه بوم شناختی بین دو نفر است که از یک منبع با یکدیگر رقابت می کنند. این معمولاً وقتی منابع محدود می شوند ، اتفاق می افتد که به کاهش کلی سرعت رشد ، متابولیسم ، زنده ماندن یا کفایت آن ارگانیسم کمتر از حالت ایده آل کمک می کند.
5- حساسیت چشم به نور چگونه به فرکانس نور بستگی دارد؟
6. چه چیزی رنگ شی را تعیین می کند (شفاف ، مات)؟
7. مزایا و معایب روشهای عینی و ذهنی اندازه گیری های نورسنجی را مقایسه کنید.
8- هنگام ظهر در اعتدال بهاری و پاییزی ، خورشید در نقطه اوج خود در خط استوا ایستاده است. چند بار در این زمان روشنایی سطح زمین در خط استوا بیشتر از روشنایی در عرض جغرافیایی است؟
ما می گوییم وقتی افراد از یک گونه درگیر باشند رقابت درون گونه ای است و وقتی صحبت از گونه های مختلف می شود بین نوع است. تعامل بین گونه ها می تواند توسط دو مکانیسم مختلف بیولوژیکی مورد بهره برداری قرار گیرد. اولین مورد تعامل بدنی مستقیم است که بیشتر به عنوان تداخل در رقابت شناخته می شود. این اتفاق زمانی می افتد که فرد به طور مستقیم از استفاده موجودات از موجودات دیگر جلوگیری کند. و دوم ، رقابت برای بهره برداری است که وقتی گونه ای از منابعی مشترک با سایر گونه ها استفاده می کند ، اما بدون تماس مستقیم با آن گونه ، رخ می دهد.
9. قانون مربع معکوس را استخراج کنید.
10- در استنباط این قانون چه فرضیاتی وجود دارد؟ چگونه آنها به صورت آزمایشی اجرا می شوند؟ چه چیزی خطای بزرگ هنگام بررسی قانون مربع معکوس را توضیح می دهد؟
11. قانون اساسی روشنایی را بنویسید.
12. به چه چیزی افکت عکس گفته می شود؟ انواع اصلی جلوه عکس.
13. ساختار فتوسل سلنیوم چیست.
این بهره برداری غیر مستقیم از منابع می تواند یک مزیت رقابتی از یک گونه به گونه دیگر را تعیین کند. نتایج رقابت به عنوان یکی از مکانیسم های انتخاب طبیعی به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است ، زیرا رقابت بین گونه ها می تواند منجر به تعدیل تعادل بین دو گونه شود یا در صورت شدید بودن می تواند منجر به این واقعیت شود که جمعیت یک گونه جایگزین گونه دیگر می شود. گرایش رقابتی به سمت جداسازی اکولوژیکی گونه های مرتبط یا مشابه آن به عنوان اصل محرومیت از رقابت شناخته می شود.
با این حال ، همزمان ، رقابت چندین سازگاری انتخابی را ایجاد می کند که همزیستی موجودات مختلف را در یک منطقه مشخص افزایش می دهد. برای اطمینان از همزیستی در سیستم های طبیعی ، باید نه تنها تفاوت در دسترس بودن منابع در تو رفتگی در دیوار ، بلکه همچنین نحوه پاسخگویی گونه ها به این تغییرات در محیط را در نظر گرفت. درگیری های عملکردی ، به نوبه خود ، تا حد زیادی اطمینان حاصل می کند که هر گونه ، حداقل در برخی از شرایط ، بهتر عمل می کند ، بدون اینکه تنها تحت کنترل یک رئیس محیط زیست باشد.
14. اشاره شده است که معادل مکانیکی نور در یک محدوده طیفی باریک مربوط به حداکثر حساسیت چشم ( \u003d 555nm) ، برابر با 1.6 * 10 -3 W / lm ، قدرت شار نورانی را در 1 lm در فاصله طیفی با همان مقدار مربوط به طول موج ها تخمین بزنید \u003d 500 نانومتر ، \u003d 650 نانومتر
بنابراین ، رقابت یک فرآیند کلیدی در مطالعه جمعیت گیاهان و جوامع است ، زیرا تقریباً همه مداخلات با دستکاری این عامل یا شرایطی که آن را تغییر می دهند همراه است. تأثیری که رقابت بر رشد درخت دارد می تواند با استفاده از شاخصی به نام شاخص رقابت بیان شود. این شاخص ها به شما امکان می دهد سطح رقابتی یک درخت را نسبت به رقبای آن کمی کنید. بنابراین ، شاخص رقابت را می توان تلاشی برای تعیین کمیت ، به عبارت ساده ، اثر گیاهان همسایه بر رشد یک درخت جداگانه تعریف کرد.
ادبیات
1. سیووخین D.V. دوره فیزیک عمومی. اپتیک - مسکو: ناوکا ، 1980. - 752 ص.
2. کارگاه آزمایشگاهی فیزیک عمومی و تجربی. / ویرایش شده توسط EM Gershenzon. و Mansurova A.N. - م.: آکادمی ، 2004. - 461s.
3. Korsunsky N.N. اپتیک ساختار اتم. هسته اتمی. م.: ناوکا ، 1982 - 528s.
4. کورولف F.A. دوره فیزیک. اپتیک ، فیزیک اتمی و هسته ای ، مسکو: آموزش ، 1974.- 608 ص.
شاخص های وابسته به فاصله مختصات مکانی را که به هر درخت اختصاص داده شده است ، محاسبه می کنند ، این امکان وجود دارد که رقابت بین هر یک از درختان و درختان همسایه را با توجه به فاصله ، پیچیده تر بودن و از نظر جمع آوری داده ها تقاضا کنید. رقابت قطعاً بین دو درخت بزرگ و بین یک درخت کوچک و یک درخت بزرگ متفاوت است. بنابراین ، اندازه درختان ، مجاورت و توزیع درختان همسایه باید شناخته شود تا روند رقابت بهتر تخمین زده شود.
برای شناسایی درختان رقیب ، معمولاً در اطراف درختی که می خواهید ارزیابی کنید ، با شعاع قابل ثابت یا متغیر تعیین می شود. شعاع خودسرانه ثابت است ، اما به طور کلی با منطقه افقی اشغال شده توسط افراد بالغ مطابقت دارد.
كار آزمايشگاهي شماره 5: تعيين قدرت نور يك لامپ ناخواسته و مطالعه زمينه نور آن
هدف کار: تعیین شدت نور یک لامپ رشته ای در جهت عمود بر صفحه رشته و بررسی توزیع شدت نور آن در صفحه ای عمود بر محور لامپ با استفاده از دستگاه سنج نور سنجی ریچی.
دستگاه ها و لوازم جانبی: نورسنج ریچی ، یک لامپ رشته ای استاندارد با توان 40 - 60 وات ، طراحی شده برای ولتاژ 220 ولت ، یک لامپ رشته ای تحت مطالعه ، یک نگهدارنده چرخشی عمودی برای یک لامپ آزمایش با اشاره گر ، یک مقیاس افقی برای نگهدارنده با درجه بندی درجه ، خط کش مقیاس ، یک نیمکت نوری.
به نوبه خود ، این اشعه ها را می توان به دو روش طبقه بندی کرد: فضای صریح و ضمنی. وقتی از فضای مداوم استفاده می کنیم ، یعنی با در نظر گرفتن فاصله نسبی بین درختان ، با یک اندازه گیری مشخص روبرو هستیم. با این حال ، هنگامی که فاصله خطی را به عنوان معیار تعیین شعاع یک محله در نظر نمی گیریم ، در مورد توزیع درختان برای ما خیلی مهم نیست ، بلکه در مورد تعداد و اندازه درختان اطراف درخت هدف ، با یک اقدام ضمنی روبرو هستیم.
مدلهای صریح مرتبط با درختان منفرد قادر به گرفتن فعل و انفعالات محلی ، تنوع فردی ، رفتار تطبیقی \u200b\u200bو تخصیص منابع ناهمگن و سایر عوامل محیطی هستند. بنابراین ، آنها بیش از 30 سال در زمینه زیست محیطی جنگل کار می کنند ؛ و طی 10 سال گذشته چندین رویکرد جدید ارائه شده است.
قسمت نظری کار
یکی از مهمترین خواص نور ، توانایی آن است که بر روی چشم تأثیر بگذارد و باعث ایجاد احساسات بینایی در آن شود ، به همین دلیل فرد در مقایسه با سایر حواس ، حداکثر اطلاعات مربوط به دنیای خارجی را دریافت می کند. چشم انسان توانایی درک تابش در محدوده طیف از 380 تا 760 نانومتر را دارد. در همان زمان ، یک دستگاه فیزیکی قادر به ثبت تابش الکترومغناطیسی در سایر طول موج ها است و در قسمت قابل مشاهده طیف حساسیت طیفی آن ممکن است با چشم انسان متفاوت باشد. بنابراین ، برای ارزیابی تابش نور ، از دو گروه کمیت استفاده می شود: انرژی زا (عنصر ادراک کننده یک دستگاه فیزیکی است) و نورسنجی (عنصر درک کننده چشم انسان است).
بسیاری از شواهد تجربی این فرض را تأیید می کنند که شاخص های رقابت فضایی لزوماً بهتر از فرمول های مستقل فاصله نیستند. با این حال ، نویسندگان استدلال می کنند که بیشتر این داده ها از جنگل های کاشته شده ، جایی که توزیع فضایی درختان منظم است و رقابت برای منابع کاهش می یابد ، حاصل می شود. با این حال ، مطالعات دیگر اشاره می کنند که مدل های فضایی در پیش بینی رشد درخت بهتر هستند. بنابراین ، هیچ عقل سلیمی بین اینکه کدام یک از انواع شاخص ها بهتر کار می کند وجود ندارد.
مقدار اصلی فوتومتریک شدت نور است. واحد اندازه گیری آن 1 کندلا (شمع - شمع) است. با استفاده از یک استاندارد نوری مانند زمان ، طول و غیره تعیین می شود. کاندلا شدت نوری است که توسط جسمی کاملاً سیاه از سطح 1/60 سانتی متر مربع در جهت عمود بر آن در دمای انجماد پلاتین خالص با فشار 101325 Pa (2046.6 K) ساطع می شود. همه کمیت های فوتومتریک دیگر مشتقات هستند. شدت نور و خصوصیات هندسی آنها از نظر کمیت اساسی تعریف می شوند. اینها در درجه اول شار نوری Ф و روشنایی سطح E هستند.
شاید عملکرد ممکن است بسته به ویژگی های هر جنگل متفاوت باشد. پرتوهای رقابت و دیگران. ... چندین نویسنده روش های کمی سازی رقابت را پیشنهاد داده اند که در مجموع درختان رقیب را تشکیل می دهد. با این حال ، تعریف مشخصی از اینکه کدام درختان ، ویژگی های آنها ، موقعیت مکانی و فاصله آنها تا درخت مورد نظر تأثیرگذار است ، وجود ندارد. هیچ اندازه نمونه ای برای شناسایی درختان رقیب وجود ندارد.
از روشهای زیادی برای تعریف این حوزه از رقابت استفاده شده است. برخی از کارها به شعاع یک منطقه ثابت اشاره دارد ، به عنوان مثال Hedge ، که با استفاده از شعاع ثابت 3.05 متر از درخت هدف ، رقبا را کمی می کند. هنگام استفاده از شاخص های رقابت مبتنی بر فاصله ، نمی توان درختانی را که نزدیک به مرز بسته هستند تداخل با درختان دیگر در نظر گرفت ، فقط به این دلیل که در لبه آزمایش قرار دارند. بنابراین ، آلدر اشاره می کند که مرز مسئله ای است ذاتی در مدل های وابسته به فاصله.
شدت نور منبع ممکن است به جهت تابش بستگی داشته باشد. بنابراین ، در حالت کلی ، شار نورانی به این صورت تعریف می شود
(1)
جایی که d یک زاویه جامد کوچک در امتداد جهت انتخاب شده است ، که در آن شدت نور را می توان بدون تغییر در نظر گرفت. اگر منبع نور در یک زاویه جامد محدود is ایزوتروپیک باشد ، پس
به ویژه ، برای کل فضا \u003d 4 رنج. واحد اندازه گیری شار نوری 1 لومن (lm) ، 1lm \u003d 1cd * رنج است.
روشنایی سطح
(3)
یک مقدار فیزیکی است ، از نظر عددی برابر با شار نوری در واحد سطح سطح روشن است. اگر شار نوری به طور مساوی در منطقه توزیع شود ، پس
(4)
واحد اندازه گیری روشنایی 1 لوکس (lx) ، 1 lx \u003d 1 lm / 1 m 2 است.
برای یک منبع نور نقطه ای از فرمول های (1) و (3) فرمول ساده تری را دنبال می کند
(5)
جایی که من شدت نور منبع در جهت انتخاب شده است ، زاویه بروز اشعه های نور در منطقه روشن است ، r فاصله از منبع تا منطقه است.
برای اندازه گیری مقادیر نور ، از دستگاه های نوری ویژه ای به نام فوتومتر استفاده می شود. نورسنج ها به دو دسته ذهنی یا دیداری تقسیم می شوند ، جایی که چشم انسان گیرنده تابش است و عینی ، جایی که گیرنده تابش یک فوتوسل است - دستگاهی که به نور حساس است. در این کار از فوتومتر ذهنی ریچی استفاده شده است. ایده روش به شرح زیر است. صفحه ای با دو سطح مات انعکاسی را در نظر بگیرید. در فاصله r 1 از صفحه ، یک منبع نور مرجع با شدت درخشش شناخته شده I 1 وجود دارد و در فاصله r 2 - منبعی که شدت درخشندگی I 2 آن باید تعیین شود. این منابع به همین ترتیب نور دو طرف صفحه را ایجاد می کنند
(6)
نصب معمولاً شرایط برابر بودن زوایای بروز اشعه را از منبع اول و دوم برآورده می کند (). با جابجایی یکی از منابع (یا هر دو) ، می توانید به نور برابر صفحه نمایش ، که بصری درک می شود ، برسید. از شرط
و فرمول (6) را بدست می آوریم
(7)
بنابراین ، با اندازه گیری فاصله های r 1 و r 2 و دانستن مقدار I 1 ، می توان شدت درخشان I2 منبع مورد مطالعه را پیدا کرد.
شرح تنظیم آزمایشی
در این کار ، از یک فوتومتر ریچی (شکل 1) استفاده شده است که از قسمتهای اصلی زیر تشکیل شده است: منشور مستطیل متقارن (1) ، که در آن چهره های مجاور یک زاویه راست با رنگ مات سفید ، یک قاب مستطیل شکل (2) ، در دو طرف باز شده است ، منشور به آن وارد می شود ، از یک صفحه شفاف مات (3) ، که توسط لبه زاویه سمت راست منشور به قطعات مساوی تقسیم می شود ، یک زنگ (4) ، که به عنوان محافظ در برابر نفوذ نور اضافی به صفحه مات عمل می کند. زنگ به سختی به لبه منشور متصل است.
هنگامی که فوتومتر کار می کند ، نور از منابع S 1 و S 2 به صورت سفید منشور برخورد می کند. با جابجایی یک یا هر دو منبع ، نور یکسان چهره ها در سمت چپ و راست حاصل می شود. این حالت زمانی اتفاق می افتد که هر دو چهره که از طریق یک صفحه نیمه شفاف مشاهده می شوند ، در یک ادغام شوند - مرز بین آنها از بین می رود. مسیر اشعه در نورسنج در شکل 1 نشان داده شده است.
اتمام کار
1. تعیین شدت نور منبع.
در این کار از فتومتر ریچی استفاده شده است. دو لامپ الکتریکی در بیشترین فاصله ممکن در برابر کناره های منشور نورسنج نصب شده اند تا بتوان تصور کرد که اشعه ها به طور عادی به سطح نورسنج برخورد می کنند. سپس منبع تحقیق شده یا مرجع منتقل می شود تا زمانی که روشنایی چهره یکسان شود. پس از آن ، فاصله از لامپ مرجع تا نورسنج - r 1 ، و از لامپ مورد بررسی تا فوتومتر - r 2 (در وسط قسمت بیرونی فتومتر اشاره گر وجود دارد که موقعیت فوتومتر روی نیمکت نوری مشخص می شود) تعیین می شود. این آزمایش باید حداقل 8-10 بار انجام شود و هر بار با جابجایی یکی از این لامپ ها فاصله بین مرجع و لامپ مورد بررسی تغییر می یابد. مطابق فرمول (8) ، شدت نور چراغ آزمایش I 2 را در شدت نور داده شده از لامپ مرجع I 1 محاسبه کنید (I 1 \u003d 15 Kd) نتایج اندازه گیری را در جدول شماره 1 وارد کنید.
میز 1 |
||||||
فاصله از لامپ مرجع تا نور سنج ، r 1 (سانتی متر) |
فاصله از لامپ مورد بررسی تا فوتومتر ، r 2 (سانتی متر) |
شدت نور لامپ مورد بررسی ، I 2 (Cd) |
شدت درخشش لامپ مورد مطالعه ، به طور متوسط \u200b\u200bبیش از تعداد اندازه گیری ، من (Kd) |
خطای نسبی برای هر اندازه گیری ، (٪) |
خطای نسبی ، به طور متوسط \u200b\u200bنسبت به تعداد اندازه گیری ها ، میانگین (٪) |
|
2. مطالعه توزیع شدت نور در اطراف یک لامپ رشته ای.
1. نشانگر لامپ مورد مطالعه روی تقسیم شمارش صفر تنظیم شده است (0 0). لامپ مورد بررسی در برخی از فاصله r 2 از نور سنج (60-30 سانتی متر) نصب شده است. فاصله لامپ مورد بررسی تا فوتومتر r 2 را اندازه بگیرید ، که در اندازه گیری های بعدی تغییر نمی کند ، یعنی ثابت باقی می ماند.
2. لامپ مرجع از فوتومتر در فاصله r 1 قرار می گیرد ، در آن نور سمت راست و چپ صفحه از نظر بصری یکسان است. r 1 را اندازه گیری کرده و شدت نور لامپ مورد بررسی را برای یک موقعیت مشخص از نشانگر زاویه با فرمول (8) محاسبه کنید.
3. چرخاندن چراغ تست به دور محور عمودی از 0 0 به 360 0 (هر بار با 30 0) اقدامات ذکر شده در بند (2) را انجام دهید. نتایج اندازه گیری را در جدول 2 ثبت کنید.
جدول 2
منحنی توزیع شدت نور را در مختصات قطبی رسم کنید. برای این کار ، بردارهای شعاع را در زاویه های 0 0 ..30 0 ..... 360 0 رسم کنید و طول هر بردار شعاع باید مستقیماً با شدت نور لامپ رشته ای مورد بررسی برای یک زاویه چرخش مشخص متناسب باشد.
س Tالات آزمون
1. تعاریفی از شار نوری ، روشنایی و شدت نور ارائه دهید.
2. منبع نقطه دارای شدت نورانی 10 cd است. کل شار نوری که این منبع ایجاد می کند چقدر است؟
3. چرا لامپ های رشته ای با قدرت بالا دارای اندازه بزرگی هستند؟
4- به منبع نور اگر لامپبرت از جهت خم نشود ، لامبرت گفته می شود. از منابع لمبرت مثال بزنید.
5- دلیل وابستگی شدت نور لامپ رشته ای به زاویه چرخش چیست؟
6. فتومترها به چه کلاسهایی تقسیم می شوند؟
ادبیات
1. سیووخین D.V. دوره فیزیک عمومی. T.3. اپتیک م.: ناوکا ، 1985 ، - 752s.
2. Saveliev I.V. دوره فیزیک عمومی. T.2 برق و مغناطیس امواج. اپتیک مسکو: ناوکا ، 1988. - 496 ص.
3. فاینمن آر ، لیتون. R. ، Sands M. Feyman سخنرانی های فیزیک. جلد 3-4 تابش - تشعشع. امواج. مقدارها مسکو: میر ، 1977 - 496 ص.
4. دوره فیزیک کرافورد اف برکلی. امواج. مسکو: ناوکا ، 1984 ، 512s.
1. توضیحات دستگاه را بخوانید ، دستگاه آن را مطالعه کنید.
2. روشن کننده را روشن کنید ، یک قطره از مایعات تحت بررسی را روی منشور پایین قرار دهید ، منشور فوقانی را پایین بیاورید ، ضریب شکست محیط را در مقیاس بخوانید.
3. منشورها را پاک کنید. یک قطره مایع آزمایش دیگر روی آنها قرار دهید. همه عملیات را تکرار کنید.
4- تمام داده ها را در جدول وارد کنید تا نتایج اندازه گیری ضریب شکست و غلظت قند در محلول ثبت شود.
5- نمودار وابستگی ضریب شکست محیط به غلظت محلول n \u003d f (C) را رسم کنید ، جایی که C غلظت محلول (قند) است.
جدول 2.1
اندازه گیری ضریب شکست و غلظت قند در محلول ها
سوالات آزمون
1. قانون انعکاس و شکست نور را بخوانید.
2. مفهوم فیزیکی ضریب شکست ماده چیست؟
3. انعکاس کلی درونی چیست؟ چه زمانی این پدیده مشاهده می شود؟
کار شماره 3.3 اندازه گیری شعاع انحنای لنز و طول امواج نور با استفاده از حلقه های تداخل نیوتن
هدف، واقعگرایانه: پدیده تداخل را مطالعه کنید و با یکی از موارد خاص تداخل حلقه های نیوتن آشنا شوید و به کمک آنها شعاع انحنای لنز و طول موج نور را تعیین کنید.
دستگاه ها و لوازم جانبی: میکروسکوپ ، میکرومتر چشمی ، لنز یکنواخت محدب شعاع انحنای بزرگ ، صفحه صفحه موازی ، منبع نور (لامپ رشته ای ، لامپ نئون) ، مجموعه ای از فیلترهای نور.
مقدمه
حلقه های نیوتن مورد خاصی از تداخل امواج نوری است که هنگام نورپردازی یک لنز plano-محدب با شعاع بزرگ انحنای واقع در سطح آینه مسطح اتفاق می افتد. امواج تداخل منسجم هنگامی رخ می دهند که پرتوهای موازی به طور عمود بر روی یک سطح لنز مسطح از رابط هوا و لنز تخت منعکس شوند (شکل 3.1 را ببینید.
این لنز با یک قسمت محدب در یک صفحه صاف قرار گرفته است. شکاف بین لنز و صفحه وجود دارد ، پر از هوا یا ماده دیگری است. در نقطه O ، ضخامت شکاف هوا در شکاف به طور قابل توجهی کمتر از طول موج نور است و همیشه تاریکی در نور منعکس شده در نقطه مرکزی مشاهده می شود. از اینجا ، افزودن دو موج در فازهای مخالف رخ می دهد اولین انعکاس لنز به هوا از یک محیط متراکم نوری کمتر رخ می دهد و پرتوی بازتاب شده فاز تغییر نمی کند و در صورت بازتاب هوا به شیشه (از لبه پایین شکاف هوا) ، فاز پرتوی بازتاب شده به π تغییر می کند , و این معادل تغییر است از اختلاف مسیر موج توسط λ / 2 ، از آن زمان بازتاب از یک محیط نوری متراکم تر اتفاق می افتد. در فاصله ای از نقطه O ، پرتو نور مسیری را طی می کند که ضخامت شکاف هوا در آن باشد. مقدار d بیشتر خواهد بود ، بیشتر نقطه اشعه از نقطه O خواهد بود. شعاع لنز از ضخامت شکاف بسیار بیشتر است ، بنابراین می توانیم فرض کنیم که پرتوهای منعکس شده 1 و 2 در جهت همزمان می شوند. در جایی که ضخامت شکاف هوا d \u003d λ / 4 باشد ، اختلاف هندسی در مسیر این پرتوهای برابر با λ / 2 خواهد بود ، زیرا پرتوی 2 این شکاف را دو بار عبور می دهد. و به دلیل تغییر فاز توسط این پرتوی هنگام بازتاب از یک محیط نوری چگال تر ، اختلاف مسیر نوری این دو پرتوی برابر با λ خواهد بود. برای این نقاط ، با افزودن این تیرها ، حداکثر تداخل مشاهده خواهد شد. مکان هایی با ضخامت مساوی شکاف هوا در اطراف نقطه O در دایره های متحد المرکز قرار دارند. لایه ای از ضخامت d \u003d λ / 4 اولین حلقه نوری را که زیر مرکز قرار دارد تشکیل می دهد نقطه تاریک... پس از استدلال ساده ریاضی ، شرط حداکثر تداخل اشعه منعکس شده به شکل زیر نوشته خواهد شد:
(3.1)
شرط حداقل دخالت در این مورد:
(3.2)
جایی که Δ. تفاوت مسیر نوری پرتوهای مداخله کننده ،
d k - ضخامت شکاف هوا ،
λ طول موج نور در لنزهاست ،
k - شماره سریال ، k \u003d 0 ، 1 ، 2 ...
از آنجا که اندازه گیری ضخامت شکاف هوا بین لنز و یک آینه مسطح دشوار است ، معمولاً با بیان آن برحسب شعاع حلقه های تاریک مربوطه - r k - از این امر مستثنی می شوند.
رابطه بین ضخامت شکاف هوا d k ، شعاع حلقه تاریک r k و شعاع انحنای لنز R را می توان با یادآوری قضیه معروف از هندسه به راحتی بدست آورد (شکل 3.2).
(3.3)
گسترش پرانتز و در نظر گرفتن آن d k< r k 2 \u003d 2Rd k (3.4) با قرار گرفتن در معادله (3.4) مقدار dk از معادله (3.2) ، معادله ای را بدست می آوریم که شعاع حلقه های تیره را با شعاع انحنای لنزها و طول موج نور متصل می کند. برای حلقه های نور اگر مشاهده در نور منتقل شده باشد ، ترتیب حلقه های تاریک و روشن به ترتیب معکوس خواهد بود ، یعنی در نقطه O یک نقطه نور وجود خواهد داشت ، پس از آن یک تاریکی و غیره. معادله (3.5) مقدار شعاع حلقه های نور را نشان می دهد ، و ( 3.6) - تاریک است. در این کار ، معادله (3.5) محاسبه شده است. در صورت نصب با نور با طول موج شناخته شده ، می توان از R یا شعاع انحنای لنز استفاده کرد ، و به صورت تجربی r و k را مشخص کرد. یا برای تعیین λ
-
طول موج نور در صورت استفاده از عدسی با شعاع انحنای شناخته شده استفاده می شود ، همچنین اندازه گیری rk و k است. در عمل ، شعاع نه یک حلقه ، بلکه چندین و معادله نوشتن (3.5) ، دو بار برای حلقه ها با شماره سریال "m" و "n" را اندازه گیری کنید ، یک معادله برای محاسبه λ و R بدست می آید. با کم کردن دوم از معادله اول ، به دست می آییم از معادله (3.8) می توان معادله را بدست آورد برای محاسبه شعاع انحنا. توضیحات نصب اندازه گیری شعاع حلقه های نیوتن در این کار با استفاده از میکروسکوپ MBS انجام می شود ، در یکی از لوله های چشم که یک منبع نور و یک فیلتر نور نصب شده است ، و یک میکرومتر چشمی به لوله دیگر وارد می شود. این امر باعث می شود که در صورت عادی موج نور بر روی لنز ، رینگ های نیوتن را در نور منعکس شده مشاهده کنید ، زیرا منشورهای ویژه (منشورهای اشمیت) در سر نوری میکروسکوپ نصب می شوند که این امر امکان هدایت پرتو نور به زاویه سمت راست و از جسم را فراهم می کند و لوله های چشمی دور چشم چرخانده می شوند. نظاره گر. دستگاهی برای بدست آوردن الگوی تداخل در مرحله میکروسکوپ قرار می گیرد. این لنز از یک لنز مسطح محدب و یک صفحه موازی با صفحه تشکیل شده است ، که محکم توسط طرف محدب فشار می یابد. اندازه گیری شعاع حلقه های نیوتن با استفاده از میکرومتر چشم انجام می شود (شکل 3.3). میکرومتر چشمی از بدنه 1 با گیره 4 تشکیل شده است که روی لوله میکروسکوپ قرار داده شده و با یک پیچ 5 از چشمان 2 با مکانیزم دیوپتر ثابت می شود. با چرخاندن چشم ، آن را بر روی تصویر تیز ضخامت 1 قرار دهید (شکل 3.4). در صفحه کانونی چشم چشم یک مقیاس ثابت 3 با تقسیمات 0 تا 8 (شکل 3.4) ، یک قلاب متحرک 1 و یک شاخص 2 به شکل bishtrich وجود دارد. هنگامی که پیچ میکرومتر 3 (شکل 3.3) می چرخد \u200b\u200b، ضخامت 1 و نوار 2 (شکل 3.4) در زمینه نمای چشم 2 نسبت به مقیاس ثابت حرکت می کند. 3. پیچ پیچ 1 میلی متر است. هنگامی که پیچ 3 در پشت قسمت پیچیده طبل (شکل 3.3) چرخانده شود ، خط تیره و تقاطع در قسمت نمای چشم (شکل 3.4) یک تقسیم مقیاس را با یک چرخش منتقل می کنیم. در نتیجه ، یک مقیاس ثابت در زمینه دید به خواندن کامل انقلابهای درام پیچ خدمت می کند. طبل 3 به صورت محیطی به 100 قسمت تقسیم می شود. چرخاندن طبل توسط یک بخش به حرکت درهم و برش توسط 0.01 بخش از یک مقیاس ثابت مربوط می شود. خواندن کامل در مقیاس میکرومتر چشم ، از خواندن در مقیاس ثابت و خواندن روی بشکه پیچ تشکیل شده است. قرائت در مقياس ثابت در زمينه ديدگاه با وضعيت بيشتريش تعيين مي شود. شمارش درام پیچ میکرومتر مانند میکرومتر معمولی انجام می شود ، یعنی تقسیم مقیاس مشخص می شود ، که برعکس شاخص چاپ شده در استوانه ثابت درام است. اندازه گیری قطر حلقه ها به تعیین مختصات حلقه ها در مقیاس میکرومتر چشم کاهش می یابد. چرخاندن درام پیچ میکرومتر ، ضربدری را روی حلقه تیره قرار دهید (ابتدا در لبه سمت راست اول ، سپس دوم ، سوم و غیره. هر بار که روی مقیاس و طبل حساب کنید ، همانطور که در بالا ذکر شد). سپس مختصات یک ردیف حلقه های پی در پی را نیز در سمت چپ حساب می کنیم. با جمع کردن مختصات بزرگتر از حلقه کوچکتر برای همان حلقه ، قطر حلقه مربوطه را در واحدهای دلخواه می گیریم. تقسیم قطر به دو مقدار شعاع می دهد. ضرب مقدار به دست آمده شعاع حلقه با ضریب تبدیل داده شده در جدول 3.1 ، اندازه واقعی حلقه را در میلی متر بدست می آوریم.
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)