Pho.rs: Исследование фотодиода и лампы накаливания

A1 ^0.20 Укажите расстояние между линзой и лампой $L_1$ и расстояние между линзой и экраном $L_2$.

1 Относительно большой телесный угол, под которым видна линза из щели лампы: $L_1 < 2F = 30~см$

Достаточно большое $L_2$, чтобы уменьшить диапазон длин волн, укладывающихся на размер датчика: $L_2 \in [2F;\,5F]=[30;\,75]~см$

0.20

A2 ^0.10 Укажите расстояние между неокрашенным изображением лампы и изображением лампы зеленого цвета $x_\mathrm{green}$.

1 Измерено расстояние $x_{green}=\cfrac{\lambda}{d}L_2{,}\text{где}\,\lambda=550\text{нм}{.}$
Измеренное значение должно попадать в $\pm20\%{.}$

0.10

B1 ^2.20 Снимите зависимость фототока от длины волны для спектра лампы, полученного в части А. Учтите, что в фотодиод попадает свет от других источников. Опишите, как вы это учли. Укажите формулу, связывающую измеряемые вами величины с длиной волны.

1 Формула, связывающая измеряемые величины с длиной волны.	0.20
2 Учёт света от других источников с помощью вычитания фона: идея	0.10
3 Учёт света от других источников: измерение фона в каждой точке.	0.30
4 Измерение фона в каждой точке «около» спектра с включённой лампой	0.30
5 Единицы измерения в таблице (все единицы в таблице B1)	0.10
6 Прямые измерения (длина и напряжение) в видимом диапазоне $[400, 800\, \text{нм}]$	12 × 0.07
7 Видимый диапазон промерен не полностью (отсутствуют точки при $\lambda\in[400,500]\;\text{или}\;\lambda\in[700,800]$ нм).	-0.30
8 Пересчёт из расстояния в длину волны.	12 × 0.03

B2 ^1.50 Постройте полученную зависимость на графике.

1 Верно нанесённые точки на график	12 × 0.05
2 Подписаны оси, масштаб, проведена сглаживающая кривая	3 × 0.10
3 Поймана нелинейная часть графика (выраженный максимум).	0.60

C1 ^1.00 Снимите зависимость тока от напряжения для лампы. Используйте одну пару проводов для подключения источника, а другую –- для подключения вольтметра и измерения напряжения на лампе. Для измерения силы тока через лампу используйте амперметр, всторенный в источник.

1 Проведены измерения $I(U){.}$	12 × 0.05
2 Ширина диапазона 8 В.	0.40

C2 ^1.10 Постройте график в подходящих координатах и определите, излучает ли нить лампы
накаливания как абсолютно черное тело.

1 Указаны подходящие координаты.	0.10
2 Пересчёт точек.	12 × 0.05
3 Построен график 10 точек по 0.03	10 × 0.03
4 Указано, что лампа излучает как абсолютно черное тело	0.10

D1 ^0.10 Определите сопротивление маленькой лампы $B$ при комнатной температуре. Считайте, что комнатная температура равна $300~ К$. Запишите значение в лист ответов.

1 Сопротивление маленькой лампочки $R_{B_{room}}\in [20, 40]\text{Ом}$

0.10

D2 ^0.60 Подключите маленькую лампу $B$ к батарейке $9$ $В$, а лампу $A$ -– к источнику регулируемого напряжения. Расположите маленькую лампочку $B$ так, чтобы её нить была видна на фоне нити лампы $A$. Если нить лампы $B$ холоднее, чем нить лампы $A$, то нить лампы $B$ выглядит как темная полоска на фоне более яркой нити лампы $A$. Измерьте сопротивления лампы $A$ и лампы $B$ в случае, когда температуры ламп сравняются. Запишите результаты в лист ответов.

1 Сопротивление маленькой лампочки $R_{B_{hot}}\in [150, 300]\text{Ом}$	0.30
3 Сопротивление большой лампочки $R_{A_{hot}}\in [2, 5]\text{Ом}$	0.30

D3 ^0.30 Используя график $1$ определите температуры нитей ламп $A$ и $B$ для второго случая. Поясните, как вы это делаете.

1 Температура $T\in [1250, 1750]\text{К}{.}$

0.30

D4 ^0.30 Определите сопротивление лампы $A$ при рабочем напряжении $12~ В$.

1 Полученное сопротивление: $R_{12B} \in [6.5, 7.5]$ Ом.	0.30
2 Полученное сопротивление: $R_{12B} \in [6, 8]$ Ом.	0.10

D5 ^0.30 С помощью графика определите температуру нити лампы $A$ для рабочего напряжения $12~ В$.

1 Верно вычисленная температура по предыдущим данным	0.10
2 Значение температуры $T\in[2500,3500]\,\text{К}{.}$	0.20

E1 ^2.30 Используя эти графики и предыдущие результаты постройте график зависимости чувствительности фотодиода (в относительных единицах) от длины волны. Считайте также, что дифракционная решетка не вносит изменения в относительные интенсивности спектра.

1 Формула пересчета чувствительности: $$S=\cfrac{I_{\text{фототок}}}{I_{\text{интенсивность}}}{.}$$	0.50
2 Пересчёт точек.	12 × 0.07
3 Нанесены точки на график.	12 × 0.03
4 Правильная форма графика	0.60

Исследование фотодиода и лампы накаливания

Разбалловка