介紹 目的是研究鎢絲燈的表觀亮度如何取決于與它的距離。 所獲得的結(jié)果應(yīng)該與涉及重力場，電場和磁場的平方反比定律相關(guān)。由于光比前任場中的任何一個(gè)都略微抽象，因此瞳孔應(yīng)該更容易理解，反平方關(guān)系是三維空間的幾何特性的結(jié)果，而不是由于場的性質(zhì)。 為了與田野理論聯(lián)系起來，學(xué)生需要具備定量知識(shí)，因此預(yù)計(jì)該實(shí)驗(yàn)將由KS4后的學(xué)生進(jìn)行，即。17-18歲。學(xué)生需要掌握潛在的分隔理論知識(shí)才能理解用于監(jiān)測距離的方法。
所需設(shè)備 ?DrDAQ數(shù)據(jù)記錄器 ?穩(wěn)定電源[或干電池串聯(lián)連接以提供合適的電壓] ?一米[或更長時(shí)間]電位器板 - 標(biāo)準(zhǔn)物理高級電力設(shè)備 ?標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室MES鎢絲燈支架[本實(shí)驗(yàn)中使用的6伏手電筒燈] ?黑暗的房間
實(shí)驗(yàn)設(shè)置 我們的想法是使用DrDAQ同時(shí)測量距離和亮度。由于僅研究了兩個(gè)量之間關(guān)系的形式，因此不需要絕對的距離測量。因此，使用跨越一米電位計(jì)線的均勻液滴來提供關(guān)于距離的信息。這是使用DrDAQ上的'Volts'輸入端子測量的。在實(shí)驗(yàn)之前，電位計(jì)立即配有新鮮的清潔線。 以下電路圖顯示了設(shè)備的主要設(shè)置。在下面的照片序列中提供了進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
下圖顯示了該設(shè)備的總體布局。包括穩(wěn)定電源，但PC被遺漏以試圖提高清晰度。
燈安裝在一小塊木頭上。將4mm插頭的裸端固定在木材的下側(cè)，并放在電位計(jì)線上。DrDAQ測量了電線的0伏端[燈的最近端]和4毫米插頭之間的pd。 在下面的照片中示出了燈和插頭在木頭上的布置的細(xì)節(jié)。
DrDAQ放置在電位器導(dǎo)線的遠(yuǎn)端，光傳感器面向燈并直接與其對齊。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用了PicoLog。使用Picoscope的版本將單獨(dú)描述。 DrDAQ設(shè)置為每秒采樣，在燈沿著導(dǎo)線逐漸移動(dòng)時(shí)收集。通常，每次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)收集約30個(gè)左右的樣品。需要注意確保木塊下方的4 mm插頭在沿其長度方向拖動(dòng)時(shí)保持與電位計(jì)線牢固接觸。
問題和結(jié)果討論 一組典型的結(jié)果顯示在下圖中。 首先是結(jié)果表：
...以及picolog軟件為您繪制的圖表：
1.電壓在10到35秒之間發(fā)生了什么？ 2.這告訴你燈和光傳感器之間的距離是什么？ 3.對于此之前和之后的時(shí)間間隔，情況也是如此。你認(rèn)為在這些時(shí)候發(fā)生了什么？ 在繼續(xù)之前，請檢查這些問題的答案。 4.在10到35秒之間，電壓線性變化[或非常接近]。亮度是一樣的嗎？仔細(xì)研究最接近35秒的圖形部分。這告訴我們燈的表觀亮度與傳感器距離之間的關(guān)系是什么？ 5.我們怎樣才能更科學(xué)地檢查這一點(diǎn)？
進(jìn)一步研究 研究距離對激光束亮度的影響。 將結(jié)果導(dǎo)入電子表格并調(diào)查這兩個(gè)數(shù)量之間的關(guān)系。
查看結(jié)果