SEVANJE IZOTROPNEGA VIRA

SEVANJE IZOTROPNEGA VIRA

UVOD:

Izotropni vir sevanja je vir, ki seva v vse smeri enakomerno, podobno kot žarnica. Ker seva v vse smeri enakomerno je tudi gostota moči na določeni razdalji vedno enaka. Območja z enakimi gostotami si lahko predstavljamo kot lupine koncentričnih krogel, z virom v središču. Koliko moči bomo sprejeli na določeni razdalji od vira je odvisno od razdalje, moči vira in površine sprejemnika. Omenjene odvisnosti opisuje naslednja formula:

 

P - Sprejeta moč

S - vektor gostote moči

As - površina sprejemnika

Ps - moč vira

Ilustracija sevanja žarnice kot izotropnega vira:

NAVODILA VAJE:

Kot izotropni vir pri vaji uporabimo volframovo žarnico, ki seva svetlobno valovanje. Uporabimo žarnico moči 20 W, da je na razdalji nekaj 10 cm od vira še zadostna moč izsevane svetlobe, da jo lahko ustrezno zaznamo. Kot sprejemnik svetlobe uporabimo fotodiodo BPW34, ki ima kvadratičen odziv. To pomeni, da je tok fotodiode sorazmeren sprejeti svetlobni moči. Tok fotodiode merimo posredno preko meritve napetosti na zaporednem uporu. Poleg zaporednega upora za meritev napetosti je v tokokrog fotodiode, ki je napajana z napetostjo +12 V, dobro vezati še zaščitni upor, ki zaščiti diodo pred morebitnim kratkim stikom, ki ga lahko nehote povzročimo na merilnem uporu. Vezje fotodiode je prikazano na Sliki 1.2. Pri vaji izmerimo tok fotodiode preko meritve napetosti na zaporednem uporu znane upornosti pri različnih razdaljah r med žarnico kot izotropnim virom sevanja in fotodiodo kot sprejemnikom. Na ta način izmerimo odvisnost sprejete izsevane moči od razdalje od vira. Pri tem izmerimo tudi tok fotodiode pri ugasnjeni žarnici, ki je posledica svetlobe okolice. S tem ocenimo vpliv okolice na rezultate meritve. Dobljene rezultate izrišemo na graf, in sicer enkrat v linearnem merilu za tok, drugič pa na logaritemsko skalo. 

Ilustracija poskusa: 

MERITVE:

GRAFI:

Logaritemska skala:

KOMENTAR:

Prvi graf, brez logaritemske skale, zaradi razlik med najbližje izmerjeno močjo in najbolj oddaljeno izmerjeno močjo, ne prikazuje dobro sprememb moči nad 10 cm oddaljenosti, vseeno pa dokaj nazorno prikazuje razpolavljanje toka z podvajanjem razdalje. Ker je naš upor stalen lahko iz enačbe P = I^2 * R potrdimo, da moč upada z kvadratom razdalje. Logaritemska skala omogoča lepši prikaz rezultatov na grafu iz katerega so bolje razvidne razlike tudi pri visoki oddaljenosti. 

Čeprav smo na začetku poskusa preverili kakšen je vpliv svetlobe iz okolja na diodo in tega upoštevali, se je vseeno svetloba v okolju neprestano spreminjala, kar pa je najverjetneje povzročilo manjše napake v meritvah.