Презентация, доклад по физике Услышать свет

общеобразовательная школа I-III ступеней №47 – многопрофильный лицей «Старт», 10 – А класс.
Научный руководитель: Выхрыстюк Нина Григорьевна, учитель физики Горловского лицея «Старт».




2013г.

в крышке банки. Если на зачерненную стенку банки падает свет от лампы переменного тока, можно услышать отчетливый звук. Объясните и исследуйте явление.

- цель исследовать зависимость громкости услышанного звука от различных параметров(светового потока, расстояния до лампы переменного тока, направления распространения света)
- объект исследования - сажа;
- предмет исследования - звук.
2. Физическая модель.
3. Ознакомление с теоретическим материалом.
4. Выдвижение своих гипотез по объяснению данного явления.
5. Проведение эксперимента.
6. Описание данного явления на основании опытов и научного эксперимента.
7. Вывод.
8. Подготовка презентации.

эксперимента.

Объект: банка, сажа, лампа переменного тока.

Предмет исследования: зависимость амплитуды звуковых колебаний (громкости звука) от различных параметров.

Сажа – порошкообразный остаток от неполного окисления углеводных веществ, поглощает до 99% падающего излучения в видимом диапазоне длин волн, имеет высокий коэффициент тепловой отдачи.

Световой поток –величина, измеряемая мощностью излучения;- лампы накаливания мощностью в 40 Вт, 60 Вт и 100 Вт, работающие на переменном токе промышленной частоты 50 Гц.

Звук – колебательное движение частиц упругой среды, которое распространяется в виде волн в газе, жидкостях и твердых телах.

падающий нормально поглощающей поверхности.
Коэффициент поглощения сажи равен единице.
4. Банка объемом 1л, изнутри покрытая тонким слоем сажи (имеет очень большой коэффициент поглощения), с проделанным отверстием размером d=(0,5-1) мм.

падающего излучения в видимом диапазоне длин волн.
Поверхность - источник тепловой энергии, под действием которого нагревается воздух, находящийся в банке. В результате всего процесса воздух начинает «покидать» банку через отверстие в крышке, обладая энергией в пределах (10 -16 -10 -4 ) Дж,что и вызывает данный звуковой эффект.

энергия, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры.
где σ = 5,67.10-8 Дж/(м2.К.с) — постоянная Стефана-Больцмана.
Роль закона: закон Стефана — Больцмана позволил вычислить энергию излучения абсолютно черного тела по известной температуре.

-При заданном значении температуры Т интенсивность излучения черного тела максимальна и соответствует определенному значению длины волны λ.
-Закон В. Вина: при изменении температуры длина волны, на которую приходится максимальная энергия, убывает обратно пропорционально температуре,
-Используя законы термодинамики, В.Вин получил закон распределения энергии в спектре черного тела, который совпадал с экспериментальными результатами лишь в области больших частот.

5000 кельвинов, то ее атомы излучают фотоны – электромагнитные кванты (свет). На длине волны приблизительно 0,5 мкм, они практически беспрепятственно проходят через аморфную кристаллическую структуру стеклобанки, потому что их длина волны меньше чем расстояние между узлами в кристаллической решетке стекла.

на атомы углерода, которые на этой длине волны практически полностью поглощают их (коэффициент поглощения практически равен единице) и начинают колебаться, переизлучаясь на большей длине волны. На этой длине волны они уже не могут пройти обратно сквозь стекло, и начинают активно поглощаться молекулами воздуха, передавая им свой импульс и энергию. В результате воздух в банке начинает разогреваться, и выходит из отверстия крышки банки из-за увеличения давления в ней, образуя слышимый звук.

этом опыте надо наглухо закрывать банку и вырубать её собственные частоты

потока и, следовательно, от мощности лампы накаливания.

Световой поток – физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения.

позволяет предложить экспоненциальную зависимость светового потока от мощности лампы.

нагревается воздух, находящийся в банке. В результате всего процесса воздух начинает «покидать» банку через отверстие в крышке с энергией, соответствующей звуковому диапазону, слышимому человеком.
Можно определено сказать, что зависимость между громкостью звука и мощностью лампы накаливания, а следовательно световым потоком существует, так как очевидно, что с увеличением мощности лампы, громкость звукового эффекта увеличится.
В данном эксперименте наблюдается процесс преобразования световой энергии в тепловую.
Из-за появления избыточного давления, вызванного увеличением скорости движения молекул в банке, из проделанного отверстия крышки выходит воздух.
Существование прямо пропорциональной зависимости амплитуды колебаний выходящего воздуха от мощности источника, и его частоты от частоты световых импульсов стробоскопа.
Оптимальный диаметр выходного отверстия в крышке должен быть равен-(0,5 -1)мм, для получения оптимального эффекта акустического резонанса выходящего воздуха (при лампе мощности 60 Вт).