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fisica:esperimenti_a_casa:fotometria_verifica_legge_inverso_del_quadrato

LAB2GO Scienza

Fotometria: verifica della legge dell'inverso del quadrato

Descrizione

L'illuminamento $E$ prodotto ad una distanza $r$ da una sorgente puntiforme avente un'intensità luminosa $I$, nell'approssimazione di emissione isotropa, è dato dalla relazione $$E=\frac{I}{r^2}$$

Essendo l'intensità luminosa $I$ una proprietà della sorgente, per verificare la validità di tale relazione è sufficiente mostrare che il prodotto $$E r^2=I$$

sia costante al variare di $r$. Nell'esperienza viene utilizzata l'applicazione per smartphone Lux Light Meter per la misurazione di $E$ ed un metro per quella di $r$, distanza alla quale viene posto lo smartphone rispetto alla sorgente. Per chiarimenti riguardo le grandezze fotometriche e le relative unità di misura, consultare la scheda Grandezze e unità di misura fotometriche.

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Sorgente luminosa Per la validità dell'approssimazione puntiforme e della condizione di isotropia, utilizzare una sorgente di piccole dimensioni rispetto alla distanza $r$, che emetta luce in tutte le direzioni (es. fiamma di una candela posta a 50 cm dallo smartphone)
Lux Light Meter Android

Realizzazione

La seguente descrizione fa riferimento allo svolgimento dell'esperienza per mezzo dell'applicazione Lux Light Meter, ma è possibile utilizzare qualsiasi altra applicazione che sfrutti il sensore di luminosità dello smartphone. Il sensore di luminosità è il sensore che determina la regolazione automatica della luminosità dello schermo a seconda dell'illuminazione esterna. Solitamente questo sensore si trova nella parte superiore o in quella inferiore dello schermo.
Operazioni preliminari:

  1. Procurarsi una sorgente luminosa con le caratteristiche descritte nella sezione precedente;
  2. Posizionare la sorgente in un luogo buio, isolandola possibilmente da pareti e/o superfici di colore chiaro, in maniera tale da minimizzare la luce da esse riflessa;
  3. Per determinare l'esatta posizione del sensore di luminosità, avviare l'applicazione Lux Light Meter in presenza di una sorgente di luce qualsiasi e spostare il dito lungo lo schermo, fino a quando l'illuminamento misurato non sia pari a $0 lx$, cioè quando il sensore viene oscurato dal dito.

Misurazione:

  1. Fissare lo smartphone in posizione verticale, impedendo che la posizione del sensore di luminosità cambi nel corso dell'esperimento;
  2. Avviare l'applicazione per smartphone Lux Light Meter;
  3. Posizionare la sorgente di fronte al sensore di luminosità (ad esempio, se si utilizza una candela, utilizzare dei supporti per fare in modo che il sensore dello smartphone sia allineato alla fiamma);
  4. Utilizzare una riga o un metro per tenere conto della direzione lungo la quale muovere la sorgente, in modo tale che rimanga allineata al sensore nel corso dell'esperimento;
  5. Misurare l'illuminamento $E$ per diversi valori della distanza $r$;
  6. Verificare la legge dell'inverso del quadrato come indicato nella Descrizione;
  7. Utilizzando una candela, valutare approssimativamente l'illuminamento dovuto alle riflessioni sulle pareti, sapendo che l'illuminamento della candela posta ad $r = 1 m$ di distanza è pari ad $E = 1 lx$.

Schede didattiche

Schede didattiche Descrizione
Fotometria con lo smartphone Fotometria con lo smartphone
fisica/esperimenti_a_casa/fotometria_verifica_legge_inverso_del_quadrato.txt · Ultima modifica: 2021/01/11 21:34 da emanuele.fondi