Изучение коэффициента поглощения света в жидких и твердых веществах

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКЦИОНЕРНАЯ КОМПАНИЯ

" ЎЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙЎЛЛАРИ"

TАШКЕНТСКИЙ 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 б-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 Ш_{0, падающего на слой вещества толщиной d, и величиной прошедшего светового потока Ш определяется законом Бугера}

Ш=Ш₀•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.

1.1 Установить лампу под фотоэлементом (не включая).

1.2 Перемещать осветитель вдоль направляющей на расстояния

l_{1=5 см; l2=10 см; l3=15 см}

определяя при этом величины фототока.

1.3 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.

2.2 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.

2.3 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

то формула (1) принимает вид:

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:

ЗНАТЬ: законы освещенности, вывод основного уравнения (1), следствия нового уравнения, закон Бугера, коэффициент поглощения.

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.

3. В чем заключается сущность опытной проверки законов освещенности?

4. Закон поглощения Бугера.

5. Перспективы использования закона Бугера на практике?

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.

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