目的是研究钨丝灯的亮度与其距离的关系。所得结果应与涉及重力,电场和磁场的反平方律有关。为了与理论联系起来,学生需要有一些量化的知识,所以预计这个实验的操作人必须了解潜在的分解器理论,以了解用于监测距离的方法。
所需设备
DrDAQ 数据记录仪、稳定电源[或干电池串联连接以提供合适的电压]、一米[或更长]电位计板、标准实验室MES灯座的钨丝灯[本实验中使用的6V手电筒灯]、黑暗的房间。
实验设置
这个想法是使用DrDAQ同时测量距离和亮度。由于只是两种量关系的形式被调查,绝对测量距离是不需要的。因此,使用一米长的电位计线上的pd的均匀下降来提供关于距离的信息。这是使用DrDAQ上的“伏特”输入端测量的。在实验之前,电位计装有新鲜的干净的线。
以下电路图显示了该设备的主要设置。以下照片的顺序提供了进一步的细节。
下图显示了设备的一般布局。包括稳定的电源,但PC已被忽略,以提高清晰度。
灯被安装在一小块木头上。4mm插头的裸露端固定在木材的下侧,并放置在电位计线上。DrDAQ测量了电线的0伏特(最近的灯头)和4mm插头之间的pd。
灯具和插头在木头上的布置细节如下图所示。
DrDAQ被放置在电位计线的远端,光传感器面向灯并与之直接对准。
进行实验
可以使用PicoLog或Picoscope。
在第一个实验中,使用了PicoLog。单独描述使用Picoscope的版本。
DrDAQ被设置为实时采样,当灯沿着电线逐渐移动时记录。通常每次进行实验时收集约三十个左右的样品。需要注意的是确保在木块下方的4 mm插头与电位计线保持牢固接触,同时沿其长度被拖动。
问题和结果的讨论
一组典型的结果如下图所示。
首先表的结果:
...以及picolog软件为您绘制的图形:
1、在10到35秒之间的电压发生了什么?
2、灯和光传感器之间的距离?
3、在这之前和之后的时间间隔也不是这样。你认为在这些时候发生了什么?
4、在10到35秒之间,电压线性变化。亮度是否相同?仔细研究,图中最接近35秒的部分。这告诉我们有关灯的亮度与其与传感器的距离之间的关系?
5、我们如何更科学地检测这个?
进一步研究
1、调查距离对激光光束亮度的影响。
2、将结果导入电子表格并调查这两个数量之间的关系。