Градуировка микроамперметра

Перед началом работы откройте крышку светонепроницаемого корпуса прибора и ознакомьтесь со схемой экспериментальной установки (рис.4.). При выполнении первой части работы используются: источник света - лампа накаливания (1) и фотоэлемент на держателе (2), которые установлены на оптической скамье (3). На оптической скамье укреплена линейка для измерения расстояния между лампой и фотоэлементом. Сила тока, возникающего в фотоэлементе под действием света, измеряется микроамперметром (4).Во второй части работы дополнительно к имеющимся элементам установки используются линза (5) и угломер (6), с помощью которого изменяется и измеряется угол поворота плоскости фотоэлемента по отношению к падающему световому потоку.

Для выполнения первой части работы установите на оптическую скамью эталонную лампу накаливания №1 (значение силы света I этой лампы узнайте у преподавателя). Уберите линзу и поверните угломер до показания 0 градусов. Это соответствует нормальному (перпендикулярному) падению световых лучей на поверхность фотоэлемента. Закройте защитный кожух. Строго соблюдая полярность подключите микроамперметр к фотоэлементу. Для градуировки микроамперметра необходимо измерить его показания - силу тока i в цепи - при различных расстояниях R от лампы до фотоэлемента. Проведите измерения для 10 значений R. Результаты эксперимента занесите в таблицу 2. По формуле (8) рассчитайте соответствующие значения освещенности Е. (В этом случае a - угол между падающими лучами света и нормалью к освещаемой поверхности - равен нулю и cos 0^o = 1.)

Таблица 2

По данным таблицы 2 постройте градуировочный график. По оси ординат OY отложите значения освещенности Е, по оси абсцисс OX — соответствующие им показания силы тока микроамперметра i. Градуировочный график должен иметь вид плавной монотонной линии.

Проверка законов освещенности.

Замените лампочку №1 источником света №2 с неизвестным значением силы света. Для проверки первого закона освещенности - закона обратных квадратов - необходимо при постоянном значении угла a =0^o измерить силу тока микроамперметра i в зависимости от расстояния R от источника света до фотоэлемента, как в предыдущей части работы. Проведите измерения i для 8 различных значений R. Внесите эти данные в таблицу 3. По градуировочному графику найдите освещенность поверхности фотоэлемента Е.

Таблица 3

По данным таблицы 3 постройте график зависимости освещенности Е от величины . При этом должна наблюдаться линейная зависимость. Примерный вид графика показан на рис.5.

Из рис.5 следует, что коэффициент пропорциональности k между E и

. (9)

Рис.5

В то же время согласно формуле (8), коэффициент пропорциональности между E и при a =0^o (cos 0^o = 1) равен силе света I = k. Таким образом, определив k можно найти силу света неизвестного источника. Для нахождения коэффициента пропорциональности между величиной освещенности E и значением можно воспользоваться методом наименьших квадратов.

Для проверки второго закона освещенности - закона косинуса - необходимо при постоянном значении расстояния от источника света до фотоэлемента R измерить силу тока микроамперметра i в зависимости от угла a между падающими лучами света и нормалью к освещаемой поверхности. В этой части работы необходимо с помощью линзы получить пучок параллельных лучей от источника света №2. (Рекомендуется установить линзу на оптической скамье на расстоянии 10 см от фотоэлемента, а лампу накаливания - на расстоянии 15 см от линзы.) Проведите измерения для углов a: 0, 30, 50, 70, 80 и 90 градусов. Данные занесите в таблицу 4. По градуировочному графику найдите освещенность поверхности фотоэлемента Е.

По результатам таблицы 4 постройте график зависимости освещенности Е от cosa. Сделайте выводы.

Таблица 4