Начало работы с датчиком освещенности в Научном журнале
Датчик освещенности позволяет фиксировать изменение освещённости с помощью вашего смартфона, т.е. реагирует на свет.
Что нужно сделать
- Чтобы увидеть показания датчика освещенности, нажмите на значок лампочки.
- Как найти датчик освещенности на телефоне?
Обычно он находится вверху на лицевой стороне телефона. Медленно двигайте пальцем перед телефоном и следите за карточкой датчика в приложении “Научный журнал”. На этой карточке отслеживается количество люксов (единицы измерения освещенности). Если указанное на карточке число близко к нулю, это означает, что ваш палец закрывает датчик.
|
- Поднесите руку к датчику, а затем отдалите ее от него.
Какие изменения произошли? Отследите их в режиме диаграммы и счетчика.
- Измерьте уровень освещенности там, где находитесь.
Если вы сейчас в помещении, выполните измерение в каждом углу комнаты:
-
-
Какой уровень освещенности обеспечивают источники искусственного света по сравнению с естественным светом из окна?
-
Как меняется уровень освещенности у стены или под столом?
-
В каких местах показания датчика наиболее низки?
-
В каких местах показания датчика наиболее высоки?
-
Как меняются показания датчика, если располагать его под разными углами по отношению к источнику света?
-
Если вы находитесь на улице, измерьте уровень естественного освещения на солнце и в тени.
Как это работает
Датчик освещенности измеряет степень освещения в люксах. Освещенность определяется как отношение света, падающего на участок поверхности, к его площади.
Вот несколько примеров: полная луна дает 1 лк света, лампа в обычной комнате – 50 лк, освещение класса, закат или рассвет – 400 лк, дневной свет – 10 000 лк, а прямые лучи солнца – более 30 000 лк.
Большинству из нас мало знакома такая единица измерения, как люкс. Покупая лампочки, мы смотрим на ватты – меру мощности, а не световую величину. Чтобы выяснить, сколько света может дать лампа, нужно обращать внимание на люмены.
Поскольку свет имеет тенденцию рассеиваться, освещенность определенной области может изменяться в зависимости от ее расстояния до источника света, даже если световой поток равномерен. Угол падения световых лучей также играет роль. Хороший пример этого – неравномерное распределение света и тепла на экваторе и полюсах Земли.
Датчик освещенности в телефоне предназначен для того, чтобы регулировать подсветку экрана в зависимости от уровня внешнего освещения. Это возможно благодаря тому, что в датчике расположен небольшой полупроводник, который под воздействием света способен создавать электрический ток в небольшом количестве. Это явление называют фотоэлектрическим эффектом. Фотоэлектрические датчики также используются для автоматического управления освещением улиц в темное время суток.
Дальнейшие действия
Ниже описано несколько экспериментов, которые можно провести при помощи датчика освещенности.
-
Изучите степень освещения при использовании различных источников света (компактной люминесцентной, светодиодной лампы и лампы накаливания), а также при отражении света от непрозрачных поверхностей и его прохождении сквозь прозрачные материалы.
- Если на один объект поступает свет от нескольких источников, возникают различные виды тени: полная (когда объект полностью закрывает свет) и полутень (когда он заслоняет только отдельные источники света). Как отличаются показания датчика при измерении степени освещенности в различных видах тени?
-
Уделите наблюдениям достаточно времени. Как будут отличаться показания датчика, если измерять естественное освещение в одном месте дома или на улице каждый день в одно и то же время? Как меняется свет на протяжении часа, дня, недели, месяца, года?
|
-
Чтобы солнечные батареи работали максимально эффективно, в течение дня их нужно поворачивать под углом, который обеспечивает попадание наибольшего количества света от солнца. Можно ли определить подходящий угол для вашего местоположения при помощи датчика освещенности? Будет ли этот угол одинаков на протяжении года? (Совет: если под воздействием прямых лучей солнца датчик начинает зашкаливать, расположите поверх него солнцезащитные очки или светофильтр.)
-
Поместите один источник света в темную комнату и измерьте степень освещенности на различных расстояниях от него. Как будут меняться показания датчика, если отойти от источника света на один или два шага?
Математически распространение света описывается законом обратных квадратов: по мере удаления от источника количество света уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Это выражается следующим образом:
\(\mathrm{\frac{1}{r^{2}},}\)
где r – расстояние от источника. В соответствии с этим законом также распространяется звук, гравитация, электродвижущая сила и даже аэрозольная краска. Ваши измерения подтверждают этот закон?