Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Як яскравість світла спадає з відстанню?
Коли віддалятися від джерела світла, стає темніше - це відомо кожному.
У цьому досліді учні виводять зв'язок між відстанню до джерела світла та інтенсивністю світла.
Інформація для вчителів
Попередні знання
Світло поширюється від джерела світла майже сферично (сферична хвиля). При цьому інтенсивність світла рівномірно розподіляється по поверхні сфери. Формула для обчислення площі поверхні сфери така: , тобто площа поверхні зростає квадратично з радіусом, а отже, інтенсивність спадає квадратично з відстанню до джерела світла.
Завдання
Зв'язок між відстанню до джерела світла та інтенсивністю світла
Вказівки щодо виконання
Для складання та виконання важливо, щоб приміщення було затемнене, а сонячний елемент був спрямований так, щоб реєстрував якомога менше розсіяного світла. (Тобто в класній кімнаті сонячні елементи мають бути повернуті, наприклад, до стін, щоб учні не заважали одне одному.)
Сонячний елемент частково закривають картоном, щоб опорна площа для (майже) перпендикулярно падаючих променів була однакова. Якщо використати весь сонячний елемент, кути падіння будуть надто різні, коли елемент стоїть близько до джерела світла.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Схема досліду
Як яскравість світла спадає з відстанню?
Коли віддалятися від джерела світла, стає темніше - це відомо кожному.
www.giphy.com
У цьому досліді ви виводите зв'язок між відстанню до джерела світла та інтенсивністю світла.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 |
| 3 | Ковзна опора без кутової шкали | 09851-02 | 2 |
| 4 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 2 |
| 5 | Сонячний елемент (3,3x6,5) см, зі штепсельними вилками, 0,5 В, 330 мА | 06752-09 | 1 |
| 6 | Галогенна лампа 12 В/10 Вт, на платі-носії, з гніздами 4 мм | 09852-00 | 1 |
| 7 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 8 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 1 |
Складання (1/2)
- Поставте галогенну лампу з ковзною опорою на штативне приладдя і під'єднайте її до блока живлення.
- Виріжте з картону шматок.
- Надіньте його на сонячний елемент так, щоб лишалася вільна площа приблизно 25x25 мм
Складання (2/2)
- Навпроти галогенної лампи поставте сонячний елемент у ковзній опорі на штативне приладдя, причому так, щоб ніжки ковзних опор торкалися одна одної.
- При цьому треба стежити, щоб сонячний елемент був горизонтально по центру тримача діафрагм.
- До сонячного елемента під'єднують мультиметр як амперметр, діапазон вимірювання: 2 мА.
Виконання (1/2)
Виконання досліду
Блок живлення і мультиметр
- Установіть блок живлення на 12 В.
- Виміряйте фотострум на сонячному елементі через 10 секунд і запишіть результат у таблицю 1 у протоколі.
Ці 10 секунд потрібні, щоб галогенна лампа встигла нагрітися!
Фотострум у цьому досліді вимірюють, щоб визначити інтенсивність світла.
Виміряний фотострум пропорційний до інтенсивності!
Виконання (2/2)
Виконання досліду
Блок живлення і мультиметр
- Поступово віддаляйте сонячний елемент від джерела світла відповідно до даних у таблиці 1:
5,5 - 6,5 - 7,5 - 8,5 - 9,5 -10,5 - 11,5 - 12,5 - 13,5 - 14,5 - 15,5 - 20,5 - 25,5 - 30,5 - 35,5 - 40,5 - 45,5 - При цьому вимірюють відстань між білими рисками на ніжках ковзних опор. Щоразу записують відповідний фотострум.
- Наприкінці встановіть напругу живлення галогенної лампи на нуль.
- Проведіть опорне вимірювання для сонячного елемента, щоб виключити з подальшого обчислення можливий струм зміщення.
Протокол
Завдання 1
www.giphy.com
Таблиця на двох наступних сторінках!
- Запишіть фотострум без лампи в мА:
- Щоб визначити відстань від джерела світла до сонячного елемента, щоразу відніміть сталу величину 1,8 см. Внесіть нове значення у стовпець «Відстань джерело світла - сонячний елемент».
- У стовпці «Фотострум - скориговано» внесіть: «Фотострум» мінус «Фотострум без лампи».
- Обчисліть вирази , , і , де - відстань від джерела світла до сонячного елемента, а - скоригований фотострум. Внесіть результати в таблицю.
Завдання 1 - Таблиця 1
Завдання 1 - Таблиця (1/2)
Відстань Відстань джерело світла Фотострум Фотострум
ковзних опор [см] - сонячний елемент [см] [мА] скориговано [мА]
5,5
6,5
7,5
8,5
9,5
10,5
11,5
12,5
13,5
Завдання 1 - Таблиця 2
Завдання 1 - Таблиця (2/2)
Відстань Відстань джерело світла Фотострум Фотострум
ковзних опор [см] - сонячний елемент [см] [мА] скориговано [мА]
14,5
15,5
20,5
25,5
30,5
35,5
40,5
45,5
Завдання 2
Отже, графік може мати такий вигляд:
Завдання:
Висловте припущення про зв'язок між відстанню та величиною виміряної інтенсивності (пропорційної до фотоструму)
Відповідь:
Зображення наводить на думку про обернено пропорційний зв'язок.
Перетягни правильні слова в пропуски! Стовпець ____ не дає сталого значення, так само як і стовпці y · x^{3} і y · x^{4}. Лише стовпець ____ дає приблизно стале значення. Тим самим встановлено зв'язок із ____.