Işığın mesafeye bağımlılığı. Uzaktan ışık kaynağına
Tam metin araması:
Fizik-\u003e Rapor
- Çoğu mevcut flaşla çıkış gücünü değiştirebilirsiniz.
- Kameradan seçerek, istediğiniz yere taşıyabilirsiniz.
Bu yazıda konuya olan mesafeden bahsedeceğimiz için, geçici olarak flaşın gücünü unutuyoruz ve bizi ilgilendiren konulara odaklanacağız. Işık gibi dalga fenomenlerinde ve flaşlarımız gibi nokta kaynakları için, fizik bize yoğunluğun oluştukları merkeze olan uzaklığın karesiyle azaldığı, ters kare yasası olarak adlandırdıklarını söyler.
Tarafından oluşturulan mikroskobik elektromanyetik alanlar mikroskobik alanların kuvvetleri ile karakterize edilen temel parçacıklar: elektrikli ... tamamen \u003e\u003e
Ana Sayfa\u003e El Kitapları\u003e Fizik
Tablo 2
Elde edilen verilere dayanarak, ters kare yasasını doğrulamak gerekmektedir. Bunu yapmak için, takip eden iki ortalama aydınlatmanın (E 10 / E 20, E 20 / E 30, vb.) Mesafeleri karelerin ters oranlarıyla karşılaştırmasını hesaplayın (/ ;
/…)
Bu şekilde söylenenler biraz kafa karıştırıcı görünebilir, o yüzden hadi basit bir şekilde açıklamaya çalışalım. Ama gerçekte öyle değil. Şimdi bazı gerçek örnekler kullanalım. İlk çekimde flaşımızın nesneden bir metre uzakta olduğunu ve ikinci çekimde iki metre mesafeye yerleştirdiğimizi varsayalım.
Şimdi, ilk çekimde flaşımızın konudan bir metre uzakta olduğunu ve ikinci çekimde dört metre uzağa koyduğumuzu hayal edin. Ve son örnekte, ilk çekimde flaşımızın konudan üç metre uzakta olduğunu ve ikinci çekimde onu ondan beş metre uzağa koyduğumuzu varsayalım.
İlişkiler yeterince yakın olmalı, yani.
E 10 / E 20 / etc
Daha sonra, sonuçların ideal yasadan sapmasının mutlak hatası hesaplanır.
2) Aydınlatmanın ışınların görülme açısına bağlı olması.
Ama bu bitmiyor, çünkü hala var. Mesafenin arttırılması ayrıca aydınlatma alanında yoğunluk kaybına ters orantılı bir artış anlamına gelir. Bunu daha iyi anlamak için aşağıdaki resme bakın. Artık ışığımızın mesafesinin flaşı nasıl etkilediğini biliyoruz.
Doğal orman üretim tahminleri hakkında daha doğru bilgi edinmek, ağaçların iklimi, edafik, topografik, genetik ve rekabetçi mekanizmaları gibi orman büyüme sürecine birçok faktör dahil olduğundan zor bir iştir, ekosistemlerin karmaşıklığının yanı sıra bu mekanizmaların sürdürülebilir planlama için iyi anlaşılması gerekir. orman kaynakları üretimi.
Bu deneyimi PZF cihazı kullanarak gerçekleştirmek için. Akkor lamba doğrultucu devresine dahildir ve fotoselden 10 cm uzaklığa monte edilir (bu, fotoselin açısı sıfıra ayarlandığında mikroammetrenin maksimum okuması mümkün olduğu kadar büyük olacak şekilde yapılır). Galvanometre n ölçeğindeki okuma kaldırıldı ve tablo 3'te yazılmıştır.
Tropikal bir doğal ormandaki ağaçlar, ışık aramak için hava sahasında veya toprakta su, mineral ve oksijen bulunan sürekli bir rekabet durumundadır. Bu şartlar altında ve büyüdükçe, ağaçlar büyüme oranlarında azalma gösterme eğilimindedir.
Amazon'daki orman ağaçlarının büyümesine ilişkin araştırmalar, son yıllarda araştırmacıların ana çabalarından biri olmuştur ve rekabet değerlendirmesi bu çabalara aykırıdır. Rekabet endeksleri, rekabetin ağaç büyümesi üzerindeki etkisini ifade etmeyi amaçlar. Bunu mümkün kılmak için, endekslerin çoğu dört ana etkene aittir: rakiplerin sayısı; komşu ağaçların büyüklüğü ve mesafesi ve parlaklık.
Lambadaki voltajı değiştirmeden ve ışık kaynağını ve lensi hareket ettirmeden fotoseli 30 ° döndürün; 45 ° ve 60 ° ve galvanometredeki sayıları kaldırarak da bunları tablo 3'e getirin.
Akkor ampulün ışık yoğunluğunu bilerek, her durumda fotoselin formülle (5) aydınlatılmasını hesaplayınız.
Teorik ve deneysel ışık değerlerini karşılaştırın.
Rekabet endeksleri, alandaki ağaçların konumunu dikkate almayan mesafeden bağımsız olarak ve bölgedeki ağaçların arasındaki büyüklüğü ve büyüklüğünü dikkate alarak mesafeye bağlı olarak iki büyük gruba ayrılabilir. Her iki yöntem de karma veya şarap bakımından zengin ormanlarda uygulanmıştır, ancak literatür hangi endeksin en etkili olduğunu göstermez.
Sabit yarıçap yöntemi gibi mesafeye bağlı endekslerin rekabet alanını belirlemek için birçok yaklaşım kullanılmıştır. Dikkate alınması gereken bir başka husus, bağımlı mesafe göstergelerinin, bir parçanın kenarına yakın olan ve orantısız olan rakip ağaçların bulunmamasından kaynaklanan ağaçlar gibi gittikçe eksik ve yanlış hale gelmesidir, bu nedenle kenarı düzeltmek için ofset yönteminin kullanılması önerilir.
Tablo 3
Elde edilen sonuçlar, aydınlatmanın, ışıklandırılmış yüzeydeki ışınların görülme açısına bağlı olduğunu göstermektedir.
KONTROL SORULARI
1. Görünür ışık nedir?
2. Hangi kaynak bir nokta olarak kabul edilir?
3. Bir öğenin hangi mülkün görünmez olması gerekir?
4. Gözün ışık enerjisi alıcısı olarak özellikleri nelerdir? Başka hangi alıcıları tanıyorsun?
Rekabet endeksinin etkinliğinin değerlendirilmesi, her ağaç için hesaplanan endeksin çap, yükseklik ve diğerleri gibi orman değişkenleri kullanılarak karşılaştırılmasıyla gerçekleştirilir. En iyi sonuçlar, ağaç ağaçları arasındaki rekabeti temsil etmek, orman modellemesi için sübvansiyon sağlamak ve Amazon ormanlarında sürdürülebilir orman yönetimine yardımcı olmak için en uygun ölçümü göstermelidir.
Rekabet, aynı kaynağa meydan okuyan iki kişi arasındaki ekolojik bir ilişkidir. Bu genellikle kaynaklar sınırlı olduğunda gerçekleşir, bu da büyüme oranlarında, metabolizmada, hayatta kalmada veya bu organizmanın ideal durumunun altında yeterliliğinde genel bir düşüşe katkıda bulunur.
5. Gözün ışığa duyarlılığı ışığın frekansına nasıl bağlıdır?
6. Bir nesnenin rengini ne belirler (saydam, opak)?
7. Fotometrik ölçümlerin nesnel ve sübjektif yöntemlerinin avantaj ve dezavantajlarını karşılaştırın.
8. Öğle saatlerinde, ilkbahar ve sonbaharda ekinokslar zamanında, güneş doruktaki ekvatorda durur. Bu zamanda kaç kez ekvatorda yeryüzünün aydınlatması enlemdeki aydınlatmadan daha büyük?
Aynı türden insanlar söz konusu olduğunda rekabetin özel olduğunu ve farklı türlerde söz konusu olduğunda özel olduğunu söylüyoruz. Belirli bir etkileşim, iki farklı biyolojik mekanizma tarafından kullanılabilir. Birincisi, daha çok rekabete müdahale etme olarak bilinen doğrudan fiziksel etkileşimdir. Bu, bir insan doğrudan diğer organizmaların kaynakları kullanmasını engellediğinde gerçekleşir. İkincisi, sömürü için rekabet olup, bir tür diğer türlerle paylaşılan, ancak bu türle doğrudan temas etmeyen bir kaynak kullandığında meydana gelir.
9. Ters kare yasasını türetir.
10. Bu kanunu çıkarırken hangi varsayımlarda bulunulur? Deneyimle nasıl uygulanırlar? Ters kare yasasını kontrol ederken büyük hatayı açıklayan nedir?
11. Temel ışık yasasını kaydedin.
12. Fotoğraf efekti adı verilen nedir? Fotoelektrik etkilerin ana tipleri.
13. Selenyum fotoselli cihaz nedir.
Kaynakların bu dolaylı kullanımı, bir türden diğerine rekabet avantajı sağlayabilir. Rekabetin sonuçları, doğal seçilim mekanizmalarından biri olarak geniş çapta incelenmiştir, çünkü spesifik olmayan rekabet, iki tür arasındaki dengenin düzeltilmesine yol açabilir veya eğer ciddi ise, bir türün popülasyonunun diğerinin yerini almasına neden olabilir. İlgili veya benzer türlerin ekolojik ayrımı için rekabet etme eğilimi, rekabetçi dışlanma ilkesi olarak bilinir.
Bununla birlikte, aynı zamanda, rekabet belirli bir bölgedeki çeşitli organizmaların bir arada bulunmasını artıran çeşitli seçici adaptasyonlara neden olmaktadır. Doğal sistemlerde bir arada bulunmayı sağlamak için, yalnızca nişlerdeki kaynakların kullanılabilirliğindeki farklılıkları değil, türlerin çevrede bu değişikliklere nasıl cevap verdiklerini de dikkate almak gerekir. Fonksiyonel çatışmalar da, her bir türün, en azından bazı şartların kombinasyonunda, çevrenin sadece bir patrona hükmetmesine izin vermeden daha iyi yapması için de önemlidir.
14. 3, ışığın mekanik eşdeğerinin, gözün maksimum hassasiyetine tekabül eden dar bir spektral aralıkta ( = 555nm), 1.6 x 10 -3 W / lm'ye eşit, dalga boyuna tekabül eden aynı büyüklükteki spektral aralıktaki ışık akısının gücünü 1 lm olarak tahmin eder. = 500 nm, = 650nm.
Bu nedenle rekabet, nüfusların ve bitki topluluklarının araştırılmasında kilit bir süreçtir, çünkü neredeyse tüm müdahaleler bu faktörü veya onu değiştiren koşulları manipüle etmekle ilişkilidir. Rekabetin ağaç büyümesi üzerindeki etkisi, rekabet endeksi olarak adlandırılan bir endeks kullanılarak ifade edilebilir. Bu endeksler, bir ağacın rakipleriyle ilgili rekabet düzeyini ölçmemizi sağlar. Dolayısıyla, rekabet endeksi, komşu bitkilerin tek bir ağacın büyümesi üzerindeki etkisini basit bir şekilde ölçmeye teşebbüs olarak tanımlanabilir.
REFERANSLAR
1. Sivukhin D.V. Genel fizik dersi. Optik.- M.: Bilim, 1980.- 752с.
2. Genel ve Deneysel Fizik Laboratuvarı Çalıştayı / Gershenzon EM. ve Mansurova A.N. - M: Akademi, 2004. - 461с.
3. Korsunsky N.N. Optik. Atomun yapısı. Atom çekirdeği. M: Science, 1982.- 528c.
4. Korolev, F.A. Fizik kursu. Optik, atomik ve nükleer fizik, M.: Prosveshchenie, 1974.- 608с.
Mesafeye bağlı endeksler, her bir ağaca atanan mekânsal koordinatları hesaba katar, bu da her ağaç ve komşu ağaçlar arasındaki rekabeti bir mesafeden ölçmeyi mümkün kılar, daha karmaşık ve veri toplama açısından talep eder. Rekabet, iki büyük ağaç arasında ve küçük bir ağaç ve büyük arasında kesinlikle farklıdır. Bu nedenle, ağaçların büyüklüğü, komşu ağaçların yakınlığı ve dağılışı bilinmeli, böylece rekabet süreci daha iyi değerlendirilmelidir.
Rakip ağaçları tanımlamak için, genellikle değerlendirmek istediğiniz ağacın etrafına, sabit veya değişken bir yarıçapa atanır. Yarıçap keyfi olarak sabitlenir, ancak genellikle yetişkin bireylerin işgal ettiği yatay alana karşılık gelir.
Laboratuar çalışması No. 5 IŞIK ALANIN IŞIK KUVVETLERİNİN TESPİT EDİLMESİ VE DOĞRULUK ALANININ ÇALIŞMASI
Amaç: Akkor lambanın ışık yoğunluğunu, filaman düzlemine dik yönde belirlemek ve ışık yoğunluğunun, Richie fotometre kullanarak lambanın eksenine dik bir düzlemde dağılımını incelemek.
Göstergeler ve aksesuarlar: Richie'nin fotometresi, standart 40–60 W akkor ampul, 220 V değerinde, inceleme altında akkor ampul, incelenen ampul için dikey döner kartuş, göstergeli dikey dereceli, ölçek çubuğu, optik tezgah.
Buna karşılık, bu ışınlar iki şekilde sınıflandırılabilir: açık ve kapalı alan. Sürekli alan kullandığımız zaman, yani, ağaçlar arasındaki bağıl mesafeyi hesaba katarak, açık bir önlemle uğraşıyoruz. Bununla birlikte, mahallenin yarıçapını belirlemek için doğrusal mesafeyi standart olarak görmediğimizde, ağaçların dağılımı konusunda çok önemli değiliz, ancak hedef ağacın etrafındaki ağaçların sayısı ve büyüklüğü hakkında çok önemli bir önlem alıyoruz.
Tek tek ağaçlarla ilişkili açık modeller, yerel etkileşimleri, bireysel değişkenliği, uyarlanabilir davranışı ve heterojen kaynak tahsislerini ve diğer çevresel faktörleri yakalayabilir. Böylece, orman ekolojisi alanında 30 yıldan fazla bir süredir çalışıyorlar ve son 10 yılda birkaç yeni yaklaşım önerildi.
Çalışmanın teorik kısmı
Işığın en önemli özelliklerinden biri, bir insanın dış dünya hakkında diğer duyularla karşılaştırıldığında azami bilgi alması nedeniyle göze etki etme kabiliyeti, görsel duyumlara neden olmasıdır. İnsan gözü, spektral bölgedeki radyasyonu 380 ila 760 nm arasında algılama yeteneğine sahiptir. Aynı zamanda, fiziksel bir cihaz, diğer dalga boylarında elektromanyetik radyasyonu tespit edebilmektedir ve spektrumun görünür kısmında, spektral duyarlılığı insan gözünden farklı olabilir. Bu nedenle, ışık radyasyonunu değerlendirmek için iki miktar grubu kullanılır: enerji (algılama elemanı fiziksel bir cihazdır) ve fotometrik (algılama elemanı insan gözüdür).
Birçok deneysel veri, mekânsal rekabet endekslerinin mesafeden bağımsız formüllerden mutlaka daha iyi olmadığı önerisini desteklemektedir. Bununla birlikte, yazarlar bu verilerin çoğunun ağaçların mekansal dağılımının düzenli olduğu ve kaynaklar için rekabetin azaldığı ekili ormanlardan geldiğini iddia etmektedir. Bununla birlikte, diğer çalışmalarda, uzamsal modellerin sonuçlarının ağaçların büyümesini öngörmede daha iyi olduğu belirtilmiştir. Bu nedenle, hangi endeksin en iyi çalıştığı arasında bir anlam yoktur.
Ana fotometrik değer ışık şiddeti I'dir. Ölçü birimi 1 şamdır (candel - mum). Zaman, uzunluk vb. Standartlar gibi ışık standardı kullanılarak belirlenir. Candela, kesinlikle siyah bir cisim tarafından 1/60 cm2'lik bir yüzeyden dik yönde, saf platinin katılaşma sıcaklığında 101325 Pa (2046,6 K) basınçta yayılan ışığın yoğunluğudur. Diğer tüm fotometrik değerler türevlerdir. Temel ışık yoğunluğu ve geometrik özellikleri ile belirlenirler. Bunlar öncelikle ışık akısı Φ ve E yüzeyinin aydınlatmasıdır.
Belki de performanslar her ormanın özelliklerine bağlı olarak değişebilir. Rekabet ışınları ve diğerleri. . Bazı yazarlar, rekabeti ölçmek için, toplu olarak rekabet halindeki ağaçları dikkate alan metodolojiler önermiştir. Bununla birlikte, hangi ağaçların, özelliklerinin, uzamsal konumunun ve ilgilenilen ağaca olan mesafenin rekabetçi bir etkisinin olduğu net bir tanımı yoktur. Rakip ağaçları tanımlamak için kullanılacak örneklem büyüklüğü yoktur.
Bu rekabet alanını tanımlamak için birçok yaklaşım kullanılmıştır. Bazı işler, sabit bir alanın yarıçapı ile ilgilidir, örneğin, hedef ağaçtan sabit bir yarıçapı kullanan rakip sayısını belirleyen Hacı. Mesafeye dayalı rekabet endeksleri kullanıldığında, arazinin sınırına yakın olan ağaçlar, yalnızca deneyin kenarında bulundukları için diğer ağaçlarla etkileşime girmediği şeklinde değerlendirilemez. Bu nedenle Alder, sınırın mesafeye bağlı modellerde doğal bir sorun olduğunu söyler.
Işık kaynağının yoğunluğu radyasyon yönüne bağlı olabilir. Bu nedenle, genel durumda, ışık akısı,
(1)
d, seçilen yön boyunca, ışığın yoğunluğunun sabit olduğu düşünülen küçük bir katıdır. Işık kaynağı sonlu bir katı açı içinde within izotropik ise, o zaman
Özellikle, tüm alan için = 4 acı çekiyor. Işık akısının ölçüm birimi 1 lümen (lm), 1 lm = 1kd * acı çekiyor.
Yüzey aydınlatma
(3)
ışıklandırılmış yüzeyin birim alandaki ışık akısına sayısal olarak eşit bir fiziksel miktar vardır. Işık akısı alanın üzerinde eşit olarak dağılmışsa,
(4)
Işık ölçümü birimi 1 lux (lux), 1 lux = 1 lm / 1 m 2'dir.
Formüller (1) ve (3) 'den bir nokta ışık kaynağı için daha basit bir formül izler.
(5)
i, kaynağın seçilen yönde ışık yoğunluğu olduğunda, ışıklı alandaki ışık ışınlarının geliş açısıdır, r, kaynaktan bölgeye olan mesafedir.
Işık değerlerini ölçmek için fotometreler adı verilen özel optik aletler kullanılır. Fotometreler, radyasyon alıcısının insan gözü olduğu öznel veya görsel, radyasyon dedektörünün fotosel olduğu objektif olan iki sınıfa ayrılır - ışığa duyarlı bir cihaz. Bu yazıda, öznel bir fotometre Richie kullanılmıştır. Yöntemin fikri aşağıdaki gibidir. İki yansıtıcı mat yüzeyi olan bir ekran düşünün. Ekrandan r1'in bir mesafede, bilinen bir ışık yoğunluğuna sahip olan I1 referans ışık kaynağı ve r2'nin ışığında, ışık yoğunluğunu I2 belirlenecek olan bir kaynak. Bu kaynaklar sırasıyla ekranın kenarlarının aydınlığını yaratır.
(6)
Kurulumda, birinci ve ikinci kaynaklardan () ışınların meydana gelme açılarının eşitliği koşulu genellikle tatmin edicidir. Kaynaklardan birini (veya her ikisini) hareket ettirerek, görsel olarak algılanan ekran yüzeylerinin eşit aydınlatılmasını sağlamak mümkündür. Durumdan
ve formül (6) alıyoruz
(7)
Böylece, rı ve r2 mesafelerini ölçmek ve Iı'nın büyüklüğünü bilmek, incelenen kaynağın I2 ışığının yoğunluğunu bulabilmektedir.
Deney düzeneğinin açıklaması
Bu çalışmada, Richie’nin fotometresi kullanılır (Şekil 1), aşağıdaki ana parçalardan oluşur: dik açılı bitişik yüzleri beyaz mat boya ile boyanmış ikizkenar dikdörtgen bir prizma (1) ve her iki yüze açık dikdörtgen bir çerçeve (2) prizmanın yerleştirildiği mat, perdelerin dik açısının kenarı ile eşit parçalara bölünen bir mat yarı saydam elek (3), mat ekran üzerinde fazladan ışık girişinden koruma görevi gören soket (4). Zil, prizmanın kenarına sağlam bir şekilde bağlanır.
Fotometre çalışırken, prizmanın beyaz yüzleri S 1 ve S 2 kaynaklarından ışık alır. Yüzlerin aynı aydınlatmasını sağlamak için bir veya iki kaynağı sola ve sağa hareket ettirmek. Bu, yarı saydam bir ekrandan izlenen her iki yüzün de birleştiği durumda olacaktır - aralarındaki sınır kaybolur. Fotometrede ışınların seyri Şekil 1'de sunulmuştur.
İş performansı
1. Kaynağın ışık yoğunluğunun belirlenmesi.
Çalışmada fotoğraf Richie kullanılır. Fotometre prizmasının yanal yüzeylerine karşı, iki elektrik lambasının mümkün olan en uzak mesafede yerleştirilmesi, böylece ışınların normal olarak fotometre yüzeyine düştüğü varsayılabilir. Ardından, yüzlerin aydınlatması aynı oluncaya kadar araştırılan veya referans kaynağını hareket ettirin. Bundan sonra, referans lambasından fotometreye - r1 ve araştırılan lambasından fotometreye - r2'ye olan mesafeyi belirleyin (fotometrenin dış kısmının ortasında, fotometrenin optik banktaki konumunu belirlemek için kullanılan bir işaretçidir). Bu lambalardan birini hareket ettirerek referans ve incelenen lambalar arasındaki mesafeyi değiştirirken her seferinde deneyim en az 8-10 kez yapılmalıdır. Formül (8) 'e göre, araştırılan lambanın I 2 ışık yoğunluğunu, referans lambanın I 1' in belirli bir ışık yoğunluğuna göre hesaplayın (I 1 = 15 Cd) Ölçüm sonuçları, Tablo 1 'de kaydedilmelidir.
Tablo 1 |
||||||
Referans lambasından fotometreye uzaklık, r 1 (cm) |
Test lambasından fotometreye olan mesafe, r 2 (cm) |
İncelenen lambanın ışık yoğunluğu, I 2 (Cd) |
Çalışmadaki lambanın ışık yoğunluğu, ölçüm sayısı üzerinden ortalama, I cf (cd) |
Her ölçüm için göreceli hata, (%) |
Ölçüm sayısı üzerinden ortalama hata, ortalama (%) |
|
2. Akkor lamba etrafındaki ışık dağılımının incelenmesi.
1. Araştırılan lambanın göstergesi referansın sıfır bölümüne (0 0) ayarlanmıştır. Test lambası, fotometreden (30-60 cm) belli bir mesafede r 2 'ye ayarlanır. Test lambasından r 2 fotometreye olan mesafe ölçülür, bu da diğer ölçümlerde değişmez, yani; sabit kalır.
2. Referans lambası, ekranın sağ ve sol taraflarının aydınlatmasının görsel olarak aynı olduğu fotometreden, r 1 mesafesine kurulur. R1'i ölçün ve formül (8) ile hesaplanan lambanın ışık yoğunluğunu, açı göstergesinin belirli bir konumu için hesaplayın.
3. İncelenen lambanın dikey eksen etrafında 0 0'dan 360 0'a döndürülmesi (her seferinde 30 0) paragraf (2) 'de listelenen eylemleri gerçekleştirin. Tabloda kaydedilen ölçüm sonuçları measurement2.
Masa numarası 2.
Kutupsal koordinatlarda ışığın yoğunluğunun dağılım eğrisini oluşturun. Bunu yapmak için, yarıçap vektörlerini 0 0 ..30 0 ..... 360 0 açılarında çizin ve her yarıçap vektörünün uzunluğu, belirli bir dönme açısı için akkor lambasının ışığının yoğunluğuyla doğrudan orantılı olmalıdır.
KONTROL SORULARI
1. Işık akısı, ışık yoğunluğu ve ışık yoğunluğunun tanımını verin.
2. Bir nokta kaynağının ışık yoğunluğu 10 cd'dir. Bu ışık yaratan toplam ışık akısı nedir?
3. Neden yüksek kapasiteli elektrikli akkor ampullerin büyüklüğü var?
4. Parlaklığı yönden kıvrılmadıysa, ışığın kaynağına Lambertov denir. Lambert kaynaklarından örnekler verin.
5. Akkor lambanın ışık yoğunluğunun dönme açısına bağımlılığına ne sebep oldu?
6. Fotometreler hangi sınıflara ayrılır?
REFERANSLAR
1. Sivukhin D.V. Genel fizik dersi. V.3. Optik. M: Science, 1985, - 752с.
2. Saveliev I.V. Genel fizik dersi. V.2. Elektrik ve manyetizma. Dalgalar. Optik. M: Science, 1988. - 496 c.
3. Feynman R, Leighton. R., Sands M. Feymanov fizik dersi veriyor. T.3-4. Radyasyon. Dalgalar. Quanta. M: Mir, 1977, - 496, s.
4. Crawford F. Berkeley fizik kursu. Dalgalar. M: Nauka, 1984.- 512c.
1. Cihazın açıklamasını okuyun, cihazını inceleyin.
2. Aydınlatıcıyı açın, alt prizmaya test sıvısını bir damla yerleştirin, üst prizmayı indirin, besiyerinin kırılma indeksini bir ölçekte sayın.
3. Prizmaları silin. Üzerlerine başka bir test sıvısı damlası yerleştirin. Tüm işlemleri tekrarla.
4. Tüm veriler, kırılma indisi ve çözelti içindeki şeker konsantrasyonunun ölçülmesinin sonuçlarını kaydetmek için bir tabloya girilmelidir.
5. Ortamın kırılma endeksinin n = f (C) çözeltisinin konsantrasyonuna bağımlılığının bir grafiğini oluşturun; burada C, çözeltinin (şeker) konsantrasyonudur.
Tablo 2.1
Kırılma indisi ve çözeltilerin şeker konsantrasyonunun ölçülmesi
Test soruları
1. Yansıma ve ışığın kırılma kanununu okuyun.
2. Bir maddenin kırılma endeksinin fiziksel anlamı nedir?
3. Toplam iç yansıma nedir? Bu fenomen ne zaman gözlenir?
Çalışma .33.3 Lensin eğrilik yarıçapının ve Newton'un girişim halkalarını kullanarak ışık dalgalarının uzunluğunun ölçümü
İşin amacı: girişim fenomenini inceleyin ve Newton halkalarının özel girişim durumlarından biriyle ve tanıdıkça lensin eğrilik yarıçapının ve ışığın dalga boyunun belirlenmesine yardımcı olun.
Aletler ve aksesuarlar: mikroskop, oküler mikrometre, geniş eğrilik yarıçapı düz dışbükey mercek, düzlem paralel plaka, ışık kaynağı (akkor lamba, neon ampul), bir dizi ışık filtresi.
tanıtım
Newton'un halkaları, düz ayna yüzeyinde bulunan büyük bir eğrilik yarıçapına sahip bir düzlem konveks lensi aydınlatırken ortaya çıkan ışık dalgalarının etkileşiminin özel bir halidir. Tutarlı girişim dalgaları, mercek düz yüzeyi üzerinde, mercek hava ve hava düz yüzeyinden dik olarak meydana gelen paralel ışınların yansımasından kaynaklanmaktadır (bakınız, Şekil 3.1. Basitlik için merceğin düz yüzeyine düşen bir ışın gösterilmiştir).
Lens düz bir plaka üzerinde dışbükey bir parçaya yerleştirilmiştir. Lens ve plaka arasında hava veya başka bir madde ile dolu bir boşluk vardır. O noktasında, boşluktaki hava boşluğunun kalınlığı ışığın dalga boyundan çok daha küçüktür ve karanlıkta her zaman merkez noktadaki yansıyan ışıkta gözlenir. İşte karşıt fazlara iki dalganın eklenmesi, çünkü Lens havasının ilk yansıması, optik olarak daha az yoğun bir ortamdan gelir ve yansıyan ışın fazı değiştirmez ve hava camı yansıması durumunda (hava boşluğunun alt kenarından), yansıyan ışının fazı π olarak değişir. , bu, dalga hareketindeki farkı λ / 2 ile değiştirmeye eşdeğerdir. optik olarak daha yoğun bir ortamdan yansıma meydana gelir. O noktasından belli bir mesafede, ışık huzmesi hava boşluğunun kalınlığının d olduğu bir yoldan geçer. D değeri daha büyük olacak, uzak nokta ışın noktasının O noktasından gelme noktasıdır. Merceğin yarıçapı, aralığın kalınlığından çok daha büyüktür, böylece yansıtılan ışınların 1 ve 2'nin doğrultuda çakıştığını varsayabiliriz. Hava boşluğunun kalınlığı d = λ / 4 ise, bu ışınların geometrik yol farkı λ / 2'ye eşit olacaktır, çünkü kiriş 2 bu boşluğu iki kere geçmektedir. Optik olarak daha yoğun bir ortamdan yansıma üzerine bu ışının faz değişimi nedeniyle, bu iki ışının optik yol farkı λ'ya eşit olacaktır. Bu noktalar için, bu ışınlar eklendiğinde maksimum girişim gözlenecektir. Hava boşluğu ile aynı kalınlıktaki yerler, eşmerkezli daireler ile O noktasının etrafına yerleştirilmiştir. D = λ / 4 kalınlığında bir katman, merkezi takip eden ilk parlak halkayı oluşturur karanlık nokta. Basit bir matematiksel muhakeme işleminden sonra, yansıyan ışınların maksimum parazitlenme koşulu şu şekilde yazılır:
(3.1)
Bu durumda asgari girişim koşulu:
(3.2)
burada engelleyici ışınların optik yol farkı,
d k - hava boşluğunun kalınlığı,
λ lens üzerinde meydana gelen ışığın dalga boyu,
k - sıra numarası, k = 0, 1, 2 ...
Objektif ile düz ayna arasındaki hava boşluğunun kalınlığının ölçülmesi zor olduğu için, genellikle karşılık gelen koyu halkaların yarıçapı boyunca ifade edilen dışlanır - rk.
Hava boşluğu dk kalınlığı, karanlık halkanın yarıçapı, rk ve merceğin R eğrilik yarıçapı arasındaki bağlantı, iyi bilinen teoremi geometriden geri çağırmak suretiyle kolayca elde edilebilir (Şekil 3.2).
(3.3)
Destekleri genişletmek ve bunu göz önünde bulundurmak< rk2 = 2Rdk (3.4) Dk değerini denklemden (3.2) denklem (3.4) 'e alarak, koyu halkaların yarıçapını merceğin eğrilik yarıçapına ve ışığın dalga boyuna bağlayan bir denklem elde ederiz. hafif halkalar için Gözlem iletilen ışıkta gerçekleştirilirse, karanlık ve aydınlık halkaların düzenlenmesi ters sırada olacak, yani, O noktasında parlak bir nokta olacak, ardından karanlık bir nokta vs. olacak. Denklem (3.5) ışık halkalarının yarıçapının değerini verecektir ve ( 3.6) - karanlık. Bu yazıda denklem (3.5) hesaplanmıştır, eğer tesisat bilinen bir dalga boyunda ışıkla aydınlatılmışsa, R - lensin eğrilik yarıçapını belirlemek için kullanılabilir ve deneysel olarak rk ve k'yi belirlemek; ya λ belirlemek için
-
Bilinen bir eğrilik yarıçapına sahip bir mercek kullanılıyorsa, aynı zamanda rk ve k'yi ölçen ışığın dalga boyu. Uygulamada, bir halkanın yarıçapını değil, “m” ve “n” sıra numarası olan halkalar için denklemin (3.5) iki kere yazılması denklemini ölçtüler ve λ ve R'nin hesaplanması için denklemi alın. İlk denklemden ikinciyi çıkardıktan sonra, ikinci Denklemden (3.8) denklemi alabilirsiniz eğrilik yarıçapını hesaplamak için. Kurulum açıklaması Bu çalışmada Newton halkalarının yarıçaplarının ölçümü, ışık kaynağı ve ışık filtresinin mercek tüplerinden birine yerleştirildiği ve diğer tüp içine bir mercek mikrometresinin yerleştirildiği bir MBS mikroskobu kullanılarak gerçekleştirilir. Bu, Newton'un halkalarını yansıtılmış ışıkta, lens üzerinde normal bir ışık dalgası insidansıyla gözlemlemenizi mümkün kılar, çünkü mikroskobun optik kafasına özel prizmalar (Schmidt prizmaları) yerleştirilir, ışık demetini nesneye ve nesneden dik açılı olarak yönlendirmeyi ve oküler tüpleri göze yerleştirmeyi sağlar gözlemci. Mikroskop aşamasında, bir girişim deseni elde etmeyi sağlayan bir cihaz yerleştirilmiştir. Düz bir dışbükey merceğin sıkıca bastırılmış bir dışbükey tarafından ve bir düzlem-paralel plakadan oluşur. Newton halkalarının yarıçaplarının ölçümü, oküler bir mikrometre kullanılarak gerçekleştirilir (Şekil 3.3). Mercek mikrometresi, mikroskop tüpü üzerine yerleştirilmiş ve mercek 2'nin bir vidası 5 ile bir diyoptri mekanizması ile sabitlenmiş bir kelepçe 4 ile bir gövdeden 1 oluşur. Mercek döndürülerek, artı işaretinin 1 keskin bir görüntüsüne yerleştirin (Şek. 3.4). Vizörün odak düzleminde, 0 ila 8 arasındaki bölümleri (Şekil 3.4), hareketli artı işareti 1 ve indeks 2'yi bishtrich şeklinde olan sabit bir ölçek 3 vardır. Mikrometrik vida 3 döndürüldüğünde (Şekil 3.3), artı işareti 1 ve Bishtrich 2 (Şekil 3.4), mercek 2'nin görüş alanı sabit skala 3'e göre hareket eder. Vida aralığı 1 mm'dir. Tamburun tırtıklı kısmı için vidayı (3) döndürürken (Şekil 3.3) bir tur döndürürken, mercek görüş alanındaki Bishtrich ve çapraz kısım (Şekil 3.4) bir ölçek bölümünü hareket ettirir. Sonuç olarak, görüş alanındaki sabit bir ölçek, vida tamburunun tam devrimlerini saymaya yarar. Çevresindeki tambur 3, 100 parçaya bölünmüştür. Tamburun bir bölümü döndürülmesi, artı işaretinin sabit ölçeğin 0.01 puan hareket ettirilmesine karşılık gelir. Oküler mikrometrenin skalalarındaki tam okuma, sabit skaladaki okuma ve vida tamburundaki okumadan oluşur. Görüş alanındaki sabit bir skalada sayım, Bishtrich'in pozisyonu ile belirlenir. Mikrometre vidasının tamburu üzerindeki sayma, geleneksel bir mikrometrede olduğu gibi yapılır, yani, tamburun sabit silindiri üzerine basılan endekse zıt olan ölçek bölümü belirlenir. Halkaların çapının ölçülmesi, halkaların koordinatlarının oküler mikrometre ölçeğinde belirlenmesine indirgenmiştir. Mikrometrik vidanın tamburunu döndürerek, artı işaretini karanlık halka üzerine yerleştirin (önce yukarıda belirtildiği gibi her zaman ölçeği ve tamburu sayarak, ilk önce sağ, sonra ikinci, üçüncü, vb.). Sonra da soldaki bir dizi ardışık halkanın koordinatlarını sayarız. Daha büyük koordinattan çıkartarak aynı halka için daha küçük olanı çıkararak, ilgili halkanın çapını rastgele birimler halinde elde ederiz. Çapı ikiye bölerek, yarıçap değerini elde ederiz. Halka yarıçapının elde edilen değerinin Tablo 3.1'de gösterilen dönüşüm faktörü ile çarpılmasıyla, gerçek halka boyutunu milimetre cinsinden elde ederiz.
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)