отримати графік залежності освітленості від відстані, порівняти із законом обернених квадратів для освітленості.
Обладнання:
оптична лава, освітлювач, джерело струму, датчик освітленості DT009-4, лінійка, АЦП NOVA LINK, ПК.
Програмне забезпечення:
MultiLab.
Теоретичні відомості
Освітленість – фотометрична величина, яка дорівнює відношенню світлового потоку, який падає на малу ділянку поверхні, до площі цієї ділянки. Закон обернених квадратів – це закон, відповідно до якого значення деякої фізичної величини в даній точці простору обернено пропорційне до квадрату відстані від джерела поля, яке характеризує дана величина. Освітленість, створювану точковим джерелом знаходять за формулою де I — сила світла в канделах; r – відстань до джерела світла; — кут падіння променів світла відносно нормалі до поверхні.
Експериментальна установка
Налаштування експерименту
1. Установіть на столі оптичну лаву і закріпіть на ній освітлювач.
2. Установіть на рухомому рейтері датчик освітленості. Установіть межі вимірювання 150 кЛк.
3. З’єднайте освітлювач з джерелом живлення.
4. Установіть лінійку паралельно до лави.
5. З’єднайте АЦП з USB входом ПК.
6. З’єднайте датчик освітленості з АЦП, використовуючи перший вхід.
7. Затемніть аудиторію.
8. Переконайтеся, що датчик настроєний правильно, для чого натисніть на короткий час кнопку Пуск , а потім Стоп . Осі графіку повинні змінити положення.
2. Відкрийте вкладку Реєстратор – Налаштування Реєстратора, і переконайтеся, що датчик розпізнаний і підключений до входу.
3. Оберіть біля назви датчика на випадаючому вікні кнопку Налаштування датчика .
4. В останній вкладці оберіть пункт Установити поточне значення як нуль.
5. Натисніть Ok.
6. У вікні налаштувань датчика натисніть Далі.
7. Оберіть у списку частоту вимірів - Вручну.
8. Натисніть Далі.
9. Оберіть кількість вимірів –20.
10. Натисніть Закінчити.
Хід експерименту
1. Оберіть кнопку Новий експеримент .
2. Увімкніть джерело струму і установіть напругу живлення 8 В.
3. Наблизьте датчик освітленості на відстань 10 см від освітлювача.
4. Натисніть кнопку Пуск .
5. Відсуньте датчик на 5 см від освітлювача і знову натисніть Пуск.
6. Повторюйте ці кроки до закінчення оптичної лави.
7. Натисніть Стоп .
8. На екрані отримується графік залежності освітленості від номера вимірювання.
Приклад проведення аналізу
Аналіз даних експерименту
1. Оберіть у верхньому меню Таблиця – Добавити колонку введення. Оберіть позначення і одиницю вимірювання – см.
2. Введіть вручну дані відстані для кожного вимірювання.
3. У нижньому меню оберіть кнопку Редагування графіка.
4. У меню, що випадає, оберіть вісь х – редаговані дані, у – освітленість.
5. Оберіть Майстер аналізу, Апроксимація – Степенева.
6. Прочитайте характер закону для апроксимованого графіка.
7. Зробіть висновки у відповідності з метою роботи.
Додаткові коментарі
Ретельно підберіть рівень початкової освітленості, щоб він не перевищував межі вимірювання датчика освітленості. Живлення освітлювача повинно здійснюватися від джерела постійного струму. Закон, який описує апроксимовану криву, в точності не буде обернено квадратичним, оскільки кількість точок для побудови обмежена, а джерело світла не є точковим.
де I — сила світла в канделах; r – відстань до джерела світла; — кут падіння променів світла відносно нормалі до поверхні.
, а потім Стоп 
. Осі графіку повинні змінити положення.
.
.
.
, Апроксимація – Степенева.