Závislost intenzity odraženého světla Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT11 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-1/ICT11 ŠkolaZákladní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektuCZ.1.07/1.4.00/ Název projektuMáme šanci číst, zkoumat a tvořit AnotaceŽáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci AutorMgr. Milan Hampl NázevZávislost intenzity odraženého světla Očekávaný výstupProcvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - oborVolitelné předměty - Informatika Klíčová slovaOdraz světla, albedo, intenzita světla Druh učebního materiáluPrezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupinaŽáci Stupeň a typ vzděláváníZákladní škola II. stupeň Typická věková skupina8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VMBřezen 2013

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: / / V tomto typu prezentace jsou odkazy na externí internetové stránky, odkazy je nutno občas aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření. Verze 1.2

Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů Záznam měření

Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

Trocha teorie na úvod Odkazy na webové stránky Znalost externích odkanu není nutná pro úspěšné provedení měření, ale tyto informace jsou vybrány pro rozšíření znalostí a mají mnohdy charakter zajímavostí související s tématem měření. Některé stránky obsahují informace značně přesahující učivo základních škol, ale přesto jsou částečně pochopitelné a vhodné i pro tu věkovou skupinu. Intenzita odraženého světla záleží na mnoha faktorech, především na vzdálenosti zdroje světla od odrazné plochy, na úhlu dopadajícího světla, vlnové délce světla, ale i na barvě odrazné plochy. Bílá barva odráží většinu dopadajícího světla. Černá barva naopak většinu světla pohlcuje. Často se měří intenzita dopadajícího světla na osvětlovanou plochu. Tato veličina je důležitá, ale nezáleží jen na intenzitě dopadajícího světla. Velmi také záleží na tom na, jakou plochu světlo dopadá. Rozhodující je zde barva, ale i struktura plochy dopadu světla. Hladká plocha vždy odráží více světla v jednom směru než drsná (hrbolatá) plocha. Taková plocha světlo rozptyluje do mnoha směru a tak je množství světla odražené v jednom směru mnohdy výrazně nižší.

Senzor Luxmetr - čidlo intenzity světla Luxmetr měří intenzitu dopadajícího světla ve spektru podobném spektru lidského oka. Luxmetr má tři rozsahy: První rozsah 0 lx až 600 lx, citlivost 0,2 lx Druhý rozsah 0 lx až 6000 lx, citlivost 2 lx Třetí rozsah 0 lx až lx, citlivost 50 lx Vlastní měření je realizováno pomocí změn velikosti proudu který prochází elektrickou fotodiodou. Tato křemíková dioda reaguje na velikost dopadajícího světla změnou propustnosti elektrického proudu.

Senzor připojíme k počítači pomoci rozhraní Go!Link Rozhraní Go!Link umožňuje připojit analogové senzory k počítači přes USB rozhraní.

Postup měření Bílou odraznou plochu umístíme posuvně před zdroj světla (100 W žárovka). Bílá plocha má vysokou odrazivost (albedo). Při měření posouváme plochu po krocích ze vzdálenosti 2 m do vzdálenosti 1 m a nakonec 0,5 m. Měříme intenzitu odraženého světla a pozorujeme očekávaný nárůst intenzity odraženého světla. Měření nebylo prováděno v zatemněné místnosti a hladina osvětlení v místnosti má na pokus vliv (intenzita světla byla malá). Dopadající světlo není odráženo jen odraznou plochou, ale také okolním prostředím (stěny, stůl). Tyto faktory ovlivňují výsledky měření. Je však jasně patrné, že intenzita světla významně roste se zmenšující se vzdálenosti odrazné plochy od zdroje světla. Ve druhém pokusu zaměníme bílou odraznou plochu za černou o stejné velikosti. Opakujeme pokus a měříme ve stejných vzdálenostech 2 m, 1 m, 0,5 m. Zjistíme, že odražené světlo má výrazně menší hodnoty, většina světla je pohlcena. Překvapivě zjistíme, že čím je odrazná plocha blíže ke zdroji světla tím menší hodnoty odraženého světla naměříme. Rozdíly nejsou příliš velké, ale jsou jasně detekovány. Je-li odrazná plocha dostatečně blízko je odraz světla od okolních předmětu menší a černá plocha tak pohltí vlastně více světla. Dochází k lepšímu zastínění zdroje světla. Výsledky měření jasně ukazují, že množství odraženého světla záleží na vzdáleností zdroje světla od odrazné ploch, ale také výrazně na vlastnostech (barvě) odrazné plochy.

Luxmetr umístíme vedle zdroje světla tak, aby nebyl přímo ovlivňován světlem ze zdroje. Vzdálenost odrazné plochy je nutno přesně změřit. Nesmíme zapomenout na to, že světlo urazí vzdálenost od zdroje světla k odrazné ploše a zpět k luxmetru.

Vzdálenost od zdroje světla k odrazné ploše 2 m. Světlo urazí vzdálenost od zdroje k luxmetru 4 m Odrazná plocha 1 mOdrazná plocha 0,5 m

Bílá odrazná plocha ve vzdálenosti 1 m od zdroje světla. Tato plocha odráží většinu světla Černá odrazná plocha ve vzdálenosti 1 m od zdroje světla. Tato plocha pohltí většinu světla.

Plynule posouvaná bílá odrazná plocha ze vzdálenosti 2 m do vzdálenosti 0,5 m od zdroje světla. Je patrný nelineární nárůst intenzity světla.

Bílá odrazná plocha

Černá odrazná plocha