008. Světlo kolem nás
Oblast dle RVP: Člověk a příroda
Obor: fyzika
Mezipředmětové vztahy: přírodopis
Klíčová slova: světlo, osvětlení, intenzita světla, soumrakoměr
Pomůcky: iTriangle online, senzor světla, tlačítko, bzučák, 8*8 LED displej
Zadání:
Pomocí senzoru světla zjišťujme různé světelné podmínky v našem okolí. Vyzkoušejme si propustnost světla u různých materiálů (pravítko, láhev, fólie, bílý papír, barevný papír a pod...) přikládáním různých materiálů před senzor světla a sledování změn na průběhu měřených hodnot.
Co je cílem:
V experimentu budeme měřit hodnoty intenzity světla a zajímat se jak tyto hodnoty mění v závislosti na okolním prostředí.
Teorie:
Světlo je z hlediska člověka viditelná část spektra elektromagnetického záření, které nás obklopuje. Světlo je charakterizováno zejména barvou a intenzitou, které přímo závisí na zdroji světla. Intenzita osvětlení je fyzikální veličina, která se označuje písmenem E a vyjadřuje množství světla (světelný tok) dopadající na plochu. Její jednotkou je lux (lx). V běžných školních podmínkách je pro práci v učebně předepsán dolní limit osvětlení 200 lx. Na přímém slunci je možno naměřit v naší zeměpisné šířce až 70000 lx a v noci pak kolem 0,5 lx. Z uvedených hodnot je zřejmé, že sensor osvětlení by musel obsáhnout velký dynamický rozsah v rozsahu 6 řádů. Proto je nastavený pro rozlišení zejména nízkých hodnot osvětlení, kde je možné rozlišit vliv různého zastínění
Postup:
- Ze stavebních dílků iTriangle sestavíme měřící stojánek, na který připevníme jednotku iTriangle online, senzor osvětlení a 8*8 LED displej. Senzor osvětlení by měl být při měření umístěn tak, aby se výrazně nelišily podmínky osvětlení při jednotlivých experimentech – osvětlení umělým zdrojem světla s rozptýleným světlem nebo například zataženou oblohou. Při použití bodového zdroje světla je nutné zachovat neměnnost vzájemné polohy zdroje světla a senzoru osvětlení. Při přílišném osvětlení je senzor saturovaný a vykazuje stále hodnotu 1023 – je potřeba snížit intenzitu zdroje světla.
- Nahrajeme program do jednotky iTriangle online a spustíme jej.
- Po stisknutí tlačítka o spustí program. Senzor světla začne odčítat hodnotu světla. Program probíhá ve smyčce, dokud nedojde k úplnému zatemnění senzoru světla nebo délka běhu programu nepřekročí 1 min. V programu jsou zvoleny meze, na které program zareaguje rozsvícením patřičného EMOJI na 8x8 displeji (tma = smutný, šero = neutrální, jasno = usmívající, úplná tma = blikání + zvukový signál)
- Během experimentu můžeme měnit hodnoty mezí přepsáním patřičných proměnných.
Na podobném principu pracuje i rozsvěcování/ zhasínání veřejného osvětlení. V programu je využita složená podmínka. Lze ji uživatelsky sestavit dle obrázku.
Pro experimentování s měřenými hodnotami je vhodné vyzkoušet různá stínítka a vliv jejich polohy, barvy a materiálu na průchod světla. Vhodná stínítka jsou například: papír, barevný papír, čtvrtka, barevný plast/sklo, sluneční brýle a například sklenice s „barevnou limonádou“, na které lze simulovat útlum světla ve sloupci tekutiny postupným upíjením obsahu například brčkem.
Dále pak lze měřit vyzařovací úhel jednotlivých zdrojů světla - bodovky, ledka, žárovka atp.
Obrazovky programu a měření:
Fotky z postupu úlohy:
https://youtu.be/9RC91iEbVv0
Zdroje na internetu:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Světlo
wohttps://cs.wikipedia.org/wiki/Intenzita_osvětlení
Technické poznámky:
Senzor osvětlení se při běžném slunečním dnu dostává do saturace (nasycení) - senzor není nadále schopný rozlišit stoupající intenzitu osvětlení. Měřené hodnoty závisí na vzdálenosti zdroje světla, jeho barvě a vyzařovacím úhlu.
Žádné komentáře