Інформація для вчителів
Застосування
Сила світла - фундаментальна величина у фізиці; вона описує світловий потік, що падає в межах тілесного кута. Завдяки силі світла можна кількісно порівнювати найрізноманітніші джерела світла, як-от світлодіодні лампи.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Принцип
Фотометр слугує для визначення сили світла джерела світла. Якщо на фотометрі не видно зображення, то освітленість від досліджуваного джерела світла дорівнює освітленості від порівняльного джерела світла. Оскільки для освітленості справджується , то за відстанями до фотометра можна виміряти співвідношення сил світла.
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти зв'язок між силою світла та освітленістю, експериментуючи з джерелами світла різної сили. Завдяки цьому відпрацьовується безпечне поводження з оптичною лавою та електричним джерелом світла.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Завдання
Учні спостерігають за вирізаною фігурою на фотометрі (екрані) і пересувають фотометр так, щоб фігуру більше не було видно з обох напрямків.
Отримані з цього відстані між джерелом світла і фотометром та між порівняльним джерелом світла і фотометром учні заносять до таблиці.
Вимірювання відстаней повторюють для електричного джерела світла за двох різних напруг.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Дослід, який треба виконувати в цілком затемненому приміщенні, вимогливий як щодо експериментальних умінь учнів, так і щодо їхньої ретельності й точності під час спостереження.
Примітка
Зв'язок між силою світла , освітленістю і відстанню у вигляді рівняння має вигляд . На нього свідомо не зважали, бо дослід не може дати для цього достатніх висновків.
Рівняння для сили світла, одиниці кандела ( ) і люкс ( ) для та відповідно , а також застосовуване у фізиці еталонне джерело світла треба розглянути на подальших уроках фізики.
Інша інформація для вчителя (4/4)
Вказівки щодо складання та виконання
Виготовлення фотометра відносно затратне за часом. Щоб виграти час для експериментування, доцільно, щоб зацікавлені учні за вказівками вчителя вирізали квадрати з паперу, склали їх як потрібно і з'єднали між собою прозорою липкою стрічкою.
Під час роботи з фотометром слід уникати протягу.
Результати вимірювань в учнів можуть істотно різнитися. Вони відрізняються насамперед тоді, коли полум'я свічок чи ґноти свічок мають різний розмір або коли під час вимірювань полум'я порівняльного джерела світла змінюється і через це виникають інші співвідношення відстаней.
Правила безпеки
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Енергоощадна лампа
У повсякденні важко порівняти два різні джерела світла, як-от свічку і електричну лампу, за їхньою яскравістю. Адже відстань до джерела світла теж відіграє роль. Тому й запровадили фізичну величину сила світла, яка уможливлює порівняння.
Купуючи світлодіодну лампу, теж важливо звертати увагу на зазначену силу світла, бо ця величина показує, скільки світла і в якому місці надходить.
Завдання
Схема досліду
Поспостерігай за вирізаною фігурою на фотометрі (екрані) і пересунь фотометр так, щоб фігуру більше не було видно з обох напрямків.
Потім виміряй відстані між джерелом світла і фотометром та між порівняльним джерелом світла і фотометром і занеси їх до таблиці.
Вимірювання відстаней повтори для електричного джерела світла за двох різних напруг.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Оптична лава для учнівських дослідів, l = 600 мм | 08376-00 | 1 |
| 2 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 |
| 3 | Основа зі стрижнем для освітлювача для оптичної лави | 09802-20 | 1 |
| 4 | Діафрагма з отвором, d = 20 мм | 09816-01 | 1 |
| 5 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 2 |
| 6 | Оправа зі шкалою на ковзній опорі | 09823-00 | 1 |
| 7 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 1 |
| 8 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 9 | Церезинові свічки, d = 13 мм, 20 шт. | 09901-02 | 1 |
Складання (1/4)
Складання (1/4)
- Постав основу зі стрижнем під освітлювач.
- Поклади оптичну лаву на дослідний стіл.
- Постав освітлювач зі штативною основою на кінець оптичної лави.
Складання (2/4)
- Насунь світлонепроникну діафрагму перед лінзу, а діафрагму з отвором - у гніздо на іншому кінці освітлювача.
- Закріпи свічки на картонних кружечках.
- Постав одну свічку на одній із ковзних опор на позначці 50 см на оптичній лаві. Ця свічка має бути в наступному досліді порівняльним джерелом світла .
- Постав другу свічку () з другою ковзною опорою на позначці 30 см.
Складання (3/4)
Тепер збудуй фотометр:
- Виріж для цього з білого паперу 3 квадрати зі стороною 50 мм (див. схему ліворуч).
- Виріж в одному квадраті ділянку посередині (квадрат або коло, зірку, ялинку, китайського дракона тощо).
Складання (4/4)
- Поклади квадрат із вирізаною фігурою між двома іншими, настроми все це на тримач діафрагм і насунь його на оправу зі шкалою.
- Постав виготовлений таким чином фотометр поблизу свічки на оптичну лаву.
Виконання (1/4)
- Запали обидві свічки.
- Поглянь понад свічкою на фотометр. Ти виразно побачиш фігуру, яку ти вирізав із білого паперу.
- Пересувай фотометр, доки фігуру більше не буде видно.
Виконання (2/4)
- Поглянь також і від свічки на фотометр і пересувай його, доки не перестанеш помічати фігуру на фотометрі і з і з .
Загаси свічки.
Виміряй відстані свічки від фотометра і фотометра від свічки. Занеси відстані до таблиці 1.
Виконання (3/4)
Зніми свічку з оптичної лави.
Під'єднай освітлювач до блока живлення (6 В ~) і увімкни його.
Знову запали свічку і досліди тепер яскравість лампи освітлювача ().
Пересувай фотометр, доки з і фігура на фотометрі не зникне.
Виконання (4/4)
- Виміряй відстані освітлювач - фотометр і фотометр - свічка Запиши їх у таблицю в протоколі.
- Під'єднай освітлювач до 12 В ~ і виконай таке саме вимірювання, як за 6 В ~. Запиши результати вимірювань у таблицю в протоколі.
- Загаси свічку і вимкни блок живлення.
Протокол
Таблиця 1
Внеси свої виміряні значення в таблицю.
| Джерело світла невідомої яскравості | Відстань фотометра від порівняльного джерела світла [см] | Відстань джерела світла невідомої яскравості від фотометра [см] |
| Свічка | ||
| Лампа, 6 В | ||
| Лампа, 12 В |
Завдання 1
У фізиці для вимірювання яскравості використовують величину освітленість . Якщо фігура на фотометрі не видна, то освітленість щодо досліджуваного джерела світла дорівнює освітленості щодо порівняльного джерела світла. Але відстані джерел світла від фотометра різні, якщо джерела світла мають різну силу. Щоб охопити ці зв'язки, у фізиці використовують величину сила світла .
Питання
Завдання 2
Питання
