Struktura

Měření s optickými čidly

Pokus: Měření propustnosti brýlových skel

Úkol: Ověřit, zda různé druhy propustných materiálů pohlcují některé části spektra UV záření.

Pomůcky: senzor UV záření, PC, běžné okenní sklo, běžné sklo dioptrických brýlí, skla ze slunečních brýlí

Provedení: Pomocí senzoru UV záření změříme intenzitu dopadajícího UV záření přímo na čidlo, zaznamenáme hodnoty při použití přirozeného světla z venkovního prostředí. Stanovíme střední hodnotu intenzity dopadajícího UV záření z více měření (10). Tuto hodnotu zaznamenáme a budeme z ní vycházet pro stanovení propustnosti UV záření pro různé druhy skel. Vytvoříme tabulku, kde budou stanoveny hodnoty propustnosti UV záření pro jednotlivé typy a druhy skel.

Závěr: Je patrné, že obyčejné draselné sklo pohlcuje UV záření téměř úplně, některé druhy skla jen částečně. Existují i druhy skel, které propouštějí téměř celou krátkovlnnou oblast UV záření, tzv. křemenné sklo.

Poznámka: Velkou propustnost má obzvláště mořská voda, proto také rostou ve značných hloubkách zelené vodní rostliny.

 

Pokus: Měření intenzity světla v oblasti stínu a polostínu

Úkol: Pomocí senzoru světla určit intenzitu osvětlení v oblasti stínu a polostínu.

Pomůcky: žárovka 20 W, senzor světla, těleso

Provedení: Zapojíme senzor, sestavíme konfiguraci zdroj, těleso, senzor, pozadí. Senzorem světla plynule pohybujeme nad oblastí stínu z jedné strany na druhou asi 10 s. Po ukončení měření soubor s měřením uložíme k pozdějšímu zpracování.

Otázka: Jaká je intenzita záření v jednotlivých oblastech?

Můžeme provést měření s jedním nebo se dvěma zdroji světla a porovnat intenzitu světla v obou případech v její závislosti na čase při pohybu senzorem.

Závěr: Největší intenzita záření je v okolí tělesa, kam dopadá světlo z celého světelného zdroje (halogenová žárovka). V místě polostínu je intenzita záření trochu menší a v místě stínu je nejmenší. Ideálně by měla intenzita záření v místě stínu klesnout na nulovou hodnotu, ovšem v tom případě by musel být experiment prováděn nejlépe v nočních hodinách nebo ve zcela uzavřené místnosti, do níž nemůže pronikat sluneční světlo. Jiný světelný zdroj nežli ten, který byl při pokusu použit, působí rušivě.

 

Pokus: Měření periody a frekvence mechanického oscilátoru

Úkol: Změřit a zaznamenat periodu a frekvenci kmitů mechanického oscilátoru.

Pomůcky: optická závora, stojan, pružina, závaží, lepicí páska (neprůhledná)

Provedení: Na stojan zavěsíme pružinu se závažím, na něm vytvoříme pomocí lepící pásky prvek, který bude při kmitání procházet přes optickou závoru. Rozkmitáme oscilátor a pomocí optické závory zaznamenáváme průchod závaží zvolenou polohou. Zaznamenáme větší počet kmitů (např. 10), z délky jejich trvání určíme periodu (dobu trvání jednoho kmitu) a frekvenci.

Poznámka: Místo pružiny lze v tomto i v následujících pokusech využít i např. gumové lanko.

 

Pokus: Závisí perioda a frekvence mechanického oscilátoru na hmotnosti závaží?

Úkol: Zjistit, zda hmotnost závaží ovlivňuje periodu a frekvenci kmitů pružinového oscilátoru.

Pomůcky: optická závora, stojan, pružina, 2 závaží různé hmotnosti, lepicí páska (neprůhledná)

Provedení: Na stojan zavěsíme pružinu se závažím, na něm vytvoříme pomocí lepicí pásky prvek, který bude při kmitání procházet přes optickou závoru. Rozkmitáme oscilátor a pomocí optické závory zaznamenáváme průchod závaží zvolenou polohou. Zaznamenáme větší počet kmitů (např. 10), z délky jejich trvání určíme periodu (dobu trvání jednoho kmitu) a frekvenci. Měření opakujeme pro závaží jiné hmotnosti a výsledky porovnáme.

Závěr: Závaží s větší hmotností vykazuje kmity s nižší frekvencí a větší periodou, závaží s nižší hmotností kmitá s větší frekvencí a menší periodou.

 

Pokus: Závisí perioda a frekvence mechanického oscilátoru na parametrech pružiny?

Úkol: Zjistit, zda tuhost pružiny ovlivňuje periodu a frekvenci kmitů pružinového oscilátoru.

Pomůcky: optická závora, stojan, 2 pružiny o různé tuhosti, závaží, lepicí páska (neprůhledná)

Provedení: Na stojan zavěsíme pružinu se závažím, na něm vytvoříme pomocí lepicí pásky prvek, který bude při kmitání procházet přes optickou závoru. Rozkmitáme oscilátor a pomocí optické závory zaznamenáváme průchod závaží zvolenou polohou. Zaznamenáme větší počet kmitů (např. 10), z délky jejich trvání určíme periodu (dobu trvání jednoho kmitu) a frekvenci. Měření opakujeme pro pružinu jiné tuhosti a výsledky porovnáme.

Závěr: Pokud použijeme pružinu s vyšší tuhostí, frekvence kmitů se zvětší a perioda zmenší. Pokud použijeme pružinu s nižší tuhostí, frekvence kmitů se zmenší a perioda zvětší.

Poznámka: Pokud používáme místo pružin gumové lanko, můžeme různé tuhosti docílit použitím svazku dvou nebo více gumových lanek.

Zdroje

archiv autora

www.wikipedie.cz

Názvosloví

Ultafialové záření (UV) – je elektromagnetické záření o vlnové délce kratší než světlo fialové barvy. Jeho nejkratší vlnové délky sahají do oblasti rentgenového záření. UV záření není viditelné prostým okem. Způsobuje pigmentaci – zhnědnutí kůže a umožňuje syntézu vitamínu D v těle.

Stín je prostor za tělesem, do něhož neproniká světlo ze zdroje.

Polostín je prostor za tělesem, do kterého proniká světlo pouze z části zdroje.

Názvosloví

Frekvence – je fyzikální veličina, značí se f, její jednotkou je hertz (Hz). Udává, kolik kmitů proběhne za jednu sekundu. Vztah mezi frekvencí a periodou je následující: f = 1/T.

Perioda – je fyzikální veličina, značí se T, její jednotkou je sekunda (s). Udává, délku jednoho kmitu. Vztah mezi periodou a frekvencí je následující: T = 1/f.

Kmit – je část pohybu oscilátoru (kmitajícího tělesa), která se pravidelně opakuje. Během jednoho kmitu projde kmitající těleso celou dráhu pohybu a vrátí se opět do výchozího bodu.

Tuhost pružiny – udává, jak velkou silou musíme působit, abychom pružinu prodloužili o 1 m. Je to fyzikální veličina, značí se k a její jednotkou je Nm-1. Vypočítá se jako podíl působící síly a změny délky pružiny (k = F/l).

Laboratorní cvičení

Měření periody a frekvence mechanického oscilátoru

Pomůcky: optická závora, stojan, pružina, závaží, lepící páska (neprůhledná)

Úkoly: Na stojan zavěsíme pružinu se závažím. Na závaží vytvoříme pomocí lepící pásky prvek, který bude při kmitání procházet přes optickou závoru. Rozkmitáme oscilátor a pomocí optické závory zaznamenáváme průchod závaží zvolenou polohou. Zaznamenáme větší počet kmitů (např. 10), z délky jejich trvání určíme periodu (dobu trvání jednoho kmitu) a frekvenci. Měření můžeme provést opakovaně, s různým závažím nebo různými pružinami (uveďte v tabulce do poznámky).

Protokol k úloze viz přílohy dole.

Logolink