Знакомство с явлениями – функции
Одна из простых функций, которую мы будем время от времени использовать, описывает, каким образом различные влияния распространяются от точечного или сферического источника. Таким влиянием может быть сила, с которой действует электрический заряд или гравитационная масса. Эта же функция описывает также интенсивность света на разных расстояниях от маленького источника.
Вы можете изучить характер этой функции с помощью простейшего фотометра, показанного на рисунке. Фотометром называют устройство для измерения освещенности обычно путем сравнения интенсивности света, исходящего от двух различных источников. Один из источников служит в качестве стандарта, то есть эталона, с которым производится сравнение.
Следует взять два одинаковых источника света, например две 60-ваттные лампочки, две лампочки от карманного фонаря или две свечи. Опыт следует выполнять в затемненной комнате, или по крайней мере фоновое освещение должно быть слабым и равномерным. Выставьте оба источника света на одинаковом расстоянии от картона на одинаковой высоте и посмотрите на картон вдоль биссектрисы угла, под которым он согнут. Когда освещенности с обеих сторон равны, сгиб кажется почти исчезнувшим. Обратите внимание, что при удалении или приближении одного из источников света картон с этой стороны становится темнее или светлее, чем с другой стороны.
Допустим, что вы можете уменьшить интенсивность расположенного слева стандартного источника в 2 раза. Тогда правая сторона картона будет казаться светлее. Вы можете снова уравнять освещенности обеих сторон, отодвигая дальше источник, расположенный справа. Если бы вы смогли изменить интенсивность контрольного источника в 2, 3, 4 и 5 раз, вы могли бы измерить, во сколько раз вам приходится изменять расстояние до правого источника, чтобы сохранить равенство ос-вещенностей. Тем самым вы бы измерили интенсивность света как функцию расстояния от источника.
Один из способов изменения интенсивности левого источника в известное число раз заключается в том, чтобы пропускать свет через отверстия, проделанные в куске картона, как показано на рисунке. Убедитесь, что все отверстия имеют одинаковый размер и что свет от каждого отверстия расширяется настолько, чтобы целиком покрыть картонный экран. Используйте пять таких картонных масок. В одной из них должно быть пять одинаковых тесно расположенных отверстий, в следующей должно быть четыре отверстия и т. д. Отверстия должны быть малыми по сравнению с размерами источника света, так, чтобы через каждое из них проходило одно и то же количество света. Начните с маски с пятью отверстиями и уравняйте освещенности с двух сторон экрана передвижением левого источника. Затем держите этот источник на одном месте и изменяйте его интенсивноть заменой выставляемых перед ним «масок».
Таким способом освещенность левой стороны экрана будет изменяться от 5 единиц к 4, 3, 2 и 1 единице. Для первоначального уравнивания освещен-ностей может потребоваться еще одна маска с пятью отверстиями перед правым источником. Если так, оставьте ее на своем месте на всем протяжении дальнейших опытов.
Для каждого значения освещенности левой стороны найдите расстояние, при котором правый источник уравнивает освещенности. Измеряя это расстояние, выражайте его через первоначальное расстояние от экрана до правого источника. Было бы неплохо выбрать это начальное расстояние небольшим — скажем 10 см. Когда вы отодвигаете правый источник на 40 см, тем самым вы изменяете расстояние от экрана до источника в 4 раза. Посмотрите, соответствуют ли полученные вами результаты какой-либо из функций. Один из способов проверить, описываются ли ваши данные такой функцией как l =k /r², состоит в том, чтобы вычислить произведение l r² для всех значений r (данные можете для наглядности собрать в таблицу). Если данные следуют этой функции, все значения l r² будут равны одной и той же постоянной величине.
Кл. Э Суорц
Необыкновенная физика обыкновенных явлений
Общая теория относительности и геометрия
ДРУГИЕ НАШИ ПРОЕКТЫ