Wyznaczanie zdolności pochłaniania swiatła - omówienie

  1 Ćwiczenie 43  Wyznaczanie zdolności pochłaniania światła przez szkło o zmiennej  grubości i sprawdzanie graficzne prawa pochłaniania światła  I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania  1.  Wielkości fotometryczne, jednostki.  2.  Fotometry - zasada działania.  3.  Prawo pochłaniania światła przez ośrodki przeźroczyste.  II. Wprowadzenie   Z  doświadczeń wiadomo, że natężenie fali świetlnej rozchodzącej się w ośrodku  materialnym maleje. Zjawisko to nazywa się pochłanianiem  światła w materii  (absorpcją  światła). Związane ono jest z przekształceniem energii pola elektrycznego  fali świetlnej w inne formy, np. energię cieplną ośrodka (energię kinetyczną cząsteczek  pochłaniającej substancji).   Zmniejszenie  natężenia  I d −  przy przejściu przez warstwę o grubości   dx   jest  proporcjonalne do wartości natężenia światła oraz grubości warstwy   dx  :    dx I I d µ = −                       (1)  gdzie:  µ  jest współczynnikiem proporcjonalności nazywanym współczynnikiem  pochłaniania danego ośrodka.    Po rozdzieleniu zmiennych i scałkowaniu równania (1) otrzymamy    ( ) ( )  x e I x I µ − = 0                       (2)  gdzie:  x     – grubość warstwy pochłaniającej,    I (0) – natężenie światła podającego na ośrodek,    I(x)  – natężenie światła wychodzącego z ośrodka.   Wykładnik w równaniu (2) musi być bezwymiarowy, a więc współczynnik  pochłaniania ma wymiar odwrotnością grubości. Jeśli wstawimy  x = 1/ µ ,  otrzymamy   e I x I ) 0 ( ) 1 ( = = µ                       (3)   Zatem  współczynnik pochłaniania jest liczbowo równy odwrotności grubości  warstwy ośrodka, po której natężenie światła maleje e -krotnie.   Zdolność pochłaniania (absorpcji)  ( ) x A  określona jest jako względna wartość  natężenia światła pochłoniętego przez dany ośrodek o grubości  x :    ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 I x I I x A − =                     (4)   Przepuszczalność danego ośrodka  ) 0 ( ) ( ) ( 1 ) ( I x I x A x P = − = .   Celem  ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika pochłaniania  µ  i zdolność  absorpcji  ( ) x A .  III. Wykonanie ćwiczenia  1.  Starannie oczyścić kilkanaście płytek szklanych. Wyznaczyć  średnią wartość  grubości płytki   s d  , mierząc grubość każdej z nich śrubą mikrometryczną. Płytki  powinny być jednakowej grubości z dokładnością do 5%.    2  2.  Na  ławie optycznej ustawić dwa źródła  światła w położeniu tak, aby oświetlenie 

(…)

… pochłaniania sporządzamy wykres ln
= f ( x) . Równanie (2) po
I (0)
zlogarytmowaniu można przekształcić do postaci:
I (x ) =
2
I ( x)
= −µ x
(6)
I (0)
Wartość bezwzględna współczynnika kierunkowego tej prostej jest równa wartości
współczynnika pochłaniania ośrodka.
8. Szacujemy błąd ∆r dla każdego pomiaru wynikający z niedoskonałości wzroku
(połowa skrajnej wartości przesunięcia fotometru w lewo i w prawo…
... zobacz całą notatkę