Zobrazit na úvodní stránce článků

Na začátek článku

Ikona prakticky

Závislost osvětlení na počtu filtrů

Ikona inspirace
Autor: Naděžda Vogalová
Anotace: V příspěvku bude za pomoci měřícího systému Vernier, proměřena závislost osvětlení na počtu filtrů umístěných mezi zdrojem světla a luxmetrem.
Podpora výuky jazyka:
Klíčové kompetence:
  1. Gymnázium » Kompetence k řešení problémů » rozpozná problém, objasní jeho podstatu, rozčlení ho na části
Očekávaný výstup:
  1. gymnaziální vzdělávání » Člověk a příroda » Fyzika » Fyzikální veličiny a jejich měření » měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami, zpracuje a vyhodnotí výsledky měření
Mezioborové přesahy a vazby: Nejsou přiřazeny žádné mezioborové přesahy.
Průřezová témata:

Nejsou přiřazena žádná průřezová témata.

Organizace řízení učební činnosti: Frontální, Skupinová
Organizace prostorová: Školní třída, Specializovaná učebna
Nutné pomůcky: zdroj světla (diodu či malou žárovičku napájenou stejnosměrným proudem)
Vernier LabQuest
lepicí páska
čidlo intenzity světla
igelitový sáček
Klíčová slova: osvětlení, Vernier LabQuest, filtr

V tomto experimentu bude ukázán pokles osvětlení v závislosti na počtu filtrů umístěných před zdroj světla.

Čas na přípravu a provedení experimentu

Příprava pomůcek trvá pár minut. Čas na provedení této úlohy je maximálně 15 minut. Bez následné diskuze se žáky.

Potřebné pomůcky

Potřebné pomůcky

Obr. 1 Potřebné pomůcky
Autor: Naděžda Vogalová
  • zdroj světla (diodu či malou žárovičku napájenou stejnosměrným proudem)
  • Vernier LabQuest
  • lepicí páska
  • čidlo intenzity světla
  • igelitové sáčky

Příprava experimentu

Připojit Vernier LabQuest k počítači, na kterém je nainstalovaný program Logger Lite (zdarma ke stažení na stránkách www.vernier.cz). K Vernier LabQuestu připojit čidlo intenzity světla LS-BTA a toto čidlo upevnit k hraně stolu viz obrázek 2. Zdroj světla umístit nad čidlo.

Upervnění čidla
Obr. 2 Upevnění čidla
Autor: Naděžda Vogalová

 Provedení experimentu

  • Před experimentem

Je dobré navodit problémovou situaci: hodnota osvětlení klesá, pokud před zdroj světla umisťujeme filtry. Nevíme ovšem, jak rychlý pokles je. Pokud studenti mají v matematice probrané průběhy funkcí (lineární, kvadratická, exponenciální...), mohou odhadnout, které z nich bude průběh odpovídat.

  • Experiment

V počítači spustíme program Logger Lite. Dle obrázku 3 nastavíme potřebné údaje (Mode: události se vstupy, Column Name: Počet filtrů, Short Name: filtry).

Změna údajů
Obr. 3 Změna údajů

 Po nastavení těchto údajů můžeme začít měřit, a to stisknutím zeleného tlačítka Play (viz obr. 4). 

Play
Obr. 4 Play

Igelitový sáček představuje filtr. Na čidlo budeme postupně umisťovat jednotlivé igelitové sáčky a klikat na modré kolečko (viz obr. 5). První měření provedeme bez sáčku, tedy bez filtru. 

Zachovat
Obr. 5 Zachovat

Do okna, které se nám objeví, vepíšeme počet filtrů (0) a klikneme na OK. Tímto se nám hodnota osvětlení zanese do grafu.

Poté přidáme první filtr, opět klikneme na modré kolečko Zachovat a vepíšeme počet filtrů (1). Kliknutím na OK se nám i tato hodnota zanese do grafu. Takto pokračujeme až do počtu filtrů, kdy se nám osvětlení už téměř nemění. Poté klikneme na červený obdélníček Zastavit, čímž ukončíme měření.

Získáme graf podobný grafu na obr. 6.

Naměřený graf
Obr. 6 Naměřený graf

 Např. v Excelu pak můžeme na graf zkusit nafitovat různé funkce a zjistíme, že námi naměřená data nejlépe popisuje exponenciální křivka, viz obr. 7. 

exponenciální křivka
Obr. 7 Exponenciální křivka
  • Výsledky a rozebrání experimentu

Z grafu je vidět, že pokles je exponenciální.
Je dobré studenty upozornit, že světlo je elektromagnetické záření stejně jako rentgenové záření či gama záření. Intenzita všech těchto záření klesá exponenciálně s tloušťkou filtru.

Na co si dát při experimentu pozor

  • Je nutné nastavit vhodný rozsah světelného čidla.
  • Zvolit vhodný zdroj osvětlení (např. zdroj napájený stejnosměrným proudem).
  • Pokud volíme zdroj napájený bateriemi, je nutné zjistit, zda osvětlení měřitelně neklesá kvůli vybíjení baterií.
  • Je nutné používat dostatečně bodový zdroj osvětlení (není vhodná např. žárovka či čelovka s více diodami).
  • Pokus je třeba provádět v místnosti se stálým osvětlením, pozor i na drobnosti jako zakrytí slunce mraky.
  • Je nutné používat nepomačkané igelitové sáčky, aby na zlomech nedocházelo k lámání světla.
  • Igelitové sáčky po sobě kloužou, proto je nutné ohlídat, zda některá z vrstev nevyklouzla.

Co by si žáci z experimentu měli odnést

  • Světlo je elektromagnetické záření stejně jako např. rentgenové záření či gama záření. Intenzita všech elektromagnetických záření klesá exponenciálně s narůstajícím počtem filtrů.
  • Dále by se žáci měli seznámit s tím, jak zjistit (např. v Excelu), jaké funkci naměřený graf nejvíce odpovídá.
Anotované odkazy:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné anotované odkazy.
Přiřazené DUM:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné DUM.
Přiřazené aktivity:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné aktivity.
 
INFO
Publikován: 05. 09. 2011
Zobrazeno: 3274krát
Hodnocení příspěvku
Hodnocení týmu RVP:
Hodnocení článku : 3

Hodnocení uživatelů:
Hodnocení článku : 5
Hodnotit články mohou pouze registrovaní uživatelé.

1 uživatel Hodnocení článku : 5
zatím nikdo Hodnocení článku : 4
zatím nikdo Hodnocení článku : 3
zatím nikdo Hodnocení článku : 2
zatím nikdo Hodnocení článku : 1
Jak citovat tento materiál
VOGALOVÁ, Naděžda. Závislost osvětlení na počtu filtrů. Metodický portál: Články [online]. 05. 09. 2011, [cit. 2019-11-21]. Dostupný z WWW: <https://clanky.rvp.cz/clanek/c/GCAAA/13071/ZAVISLOST-OSVETLENI-NA-POCTU-FILTRU.html>. ISSN 1802-4785.
Licence Licence Creative Commons

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons.


Komentáře
1.Autor: Recenzent1Vloženo: 05. 09. 2011 14:17
Ćlánek je ukázkou zajímavé problémové úlohy. Námět může být pro žáky přitažlivý, protože se jedná o experimentální řešení, prováděné s využitím počítače a dostupných pomůcek. Interpretace výsledků se opírá o matematické znalosti žáků. Závěry jsou srozumitelné a jsou prakticky využitelné.
Vložit komentář:

Pro vložení komentáře je nutné se přihlásit.