Изучение коэффициента поглощения света в жидких и твердых веществах

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКЦИОНЕРНАЯ КОМПАНИЯ

"ЎЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙЎЛЛАРИ”АШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ИЗУЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА В ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВАХ

Методические указания к лабораторным работам

по дисциплине "Физика" для студентов 1-курса бакалавриата всех направлений

А.В. Умаров, З.А. Явкачева

Ташкент-2011

1. Теоретическая часть

1.1 Законы освещенности и закон поглощения Бугера

Понятие точечного источника применимо к такому источнику света, размеры которого много меньше расстояния до освещаемой им поверхности. Пусть J есть сила света точечного источника, а r расстояние от источника до освещаемой поверхности (рис.1), при этом освещенность поверхности равна.

 (1)

где α-угол падения в данной точке поверхности.

Рис. 1. Источник света создает на dSплощадке освещенность, определяемою формулой (1).

Законы освещенности для точечного источника сводятся к двум утверждениям - Освещенность поверхности:

1)      Обратно пропорциональная квадрату расстояния.

2)      Прямо пропорциональная косинусу угла падения лучей в данной точке поверхности.

В первой части работы предлагается проверка общей формулы (1).

1.2 Закон поглощения Бугера

Освещенность поверхности, созданная источником, в значительной степени зависит и от величины поглощения светового потока веществом, находящимся между источником света и поверхностью. Зависимость между величиной светового потока Ø_{0, п}адающего на слой вещества толщиной d, и величиной прошедшего светового потока Ø определяется законом Бугера

Ø=Ø₀∙e^-k∙d (2)

где k-коэффициент поглощения, e - основание натуральных логарифмов. Экспериментально во второй части работы проверяется следующее соотношение

вытекающее из формулы (2)

1.3 Работа на установке

Источник света располагается на высоте h над освещаемой поверхностью. Для измерения освещенности используется фотоэлемент, величина тока которого пропорциональна освещенности фотоэлемента. Во второй части работы используется набор поглощающих пластинок.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ:

Опытная проверка законов освещенности.

1.      Зависимость освещенности от точечного источника света.

.1      Установить лампу под фотоэлементом (не включая).

1.2    Перемещать осветитель вдоль направляющей на расстояния

l₁=5 см; l₂=10 см; l₃=15 см

определяя при этом величины фототока.

.3      Найденные величины фототока записать как I_i^’, i=1,…,3.

1.4    Включить лампу и повторить пункт 1.1.2, величины фототока при этом равны I_i^”, i=1,…,3.

1.5    Выключить лампу. Измерить величину h высоты источника над освещаемой поверхностью.

Опытная проверка закона Бугера.

2.1 Измерить с помощью штангенциркуля толщины пластинок.

.2 Включить лампу, и определить величину фототока I_0. Последовательно положить на фотоэлемент первую, вторую и третью пластинки, измеряя при этом соответствующие I₁, I₂ и I₃.

.3 Выключить лампу.

1.4 Обработка экспериментальных данных

Опытная проверка законов освещенности.

Зависимость освещенности от расстояния до точечного источника света.

Учитывая, что в работе величина  равна

Поэтому в данном случае величина освещенности пропорциональна величине .

Записать результат измерений I_i^’, I_i^”, i=1,…,3 в таблицу 1.

Таблица 1.

Построить график зависимости  от .

Опытная проверка закона Бугера.

Записать результаты измерений d_i, I_i, I₀, i=1,…,4 в таблицу 2.

Таблица 2.

Построить график зависимости ln (I₀/I) от толщины слоя пластинок d, через который проходит свет.

источник свет фотоэлемент поглощение

1.5 Знания и умения

Для сдачи отчета лабораторной работы необходимо:

УМЕТЬ: представлять информацию в табличном виде, вычислять искомую величину в системе СИ, вычислять абсолютную и относительную ошибки при прямом и косвенном измерениях.

Контрольные вопросы

1.      Законы освещенности для точечного источника?

2.      Дайте определение понятию коэффициента поглощения.

.        В чем заключается сущность опытной проверки законов освещенности?

.        Закон поглощения Бугера.

.        Перспективы использования закона Бугера на практике?

Литература

1.      Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Изд. второе испр. и доп. - М.: Высшая школа, 2000. - §18,5.

2.      Трофимова Т.И. Курс физики. Изд. четвёртое, испр. - М.: Высшая школа, 1997. - §115.

.        Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Изд. третье, испр. - М: Наука, 1988. - §73.