Il fotometro di Bunsen Si chiama fotometro uno strumento che ci permette di misurare quanto è intensa la luce in un certo luogo confrontandola con un valore standard o con la luce proveniente da un altra sorgente luminosa.
funzionamento del fotometro di Bunsen si basa sul fatto che una macchia di grasso su un foglio di carta appare scura o chiara a seconda dell intensità della luce che illumina il foglio dalla parte di chi lo guarda e dalla parte opposta. Più precisamente, se quando si guarda il foglio la macchia appare scura vuol dire che la luce che colpisce il foglio da dietro è meno intensa di quella che colpisce il foglio davanti. Provate per esempio a tenere il foglio in mano, rivolto verso una parete o un mobile scuro, e illuminate il foglio dal davanti con una lampada a torcia: la macchia spiccherà scura rispetto alla carta del foglio. Perché ciò avvenga è presto spiegato parlando di riflessione e trasmissione della luce: la carta bianca e pulita diffonde la luce della torcia e quindi ci appare bianca mentre la parte unta e traslucida lascia passare una certa quantità di luce verso la zona dietro al foglio, così dalla parte macchiata arriva meno luce ai nostri occhi e perciò appare più scura. Se viceversa si illumina il foglio dal di dietro con la lampada a torcia chi guarda vede la macchia spiccare più chiara della carta circostante. Questo avviene perché la luce più intensa che sta dietro al foglio di carta attraversa la carta resa traslucida dal grasso e quindi agli occhi di chi guarda arriverà più luce attraverso la macchia. E se l intensità della luce che colpisce le due facce del foglio macchiato è la stessa, che cosa succede? Questo è il caso più interessante: la macchia si vedrà appena contro il bianco del foglio, ed è questa la condizione in cui possiamo decidere che l intensità di illuminazione sul foglio, davanti e
dietro ad esso, è la stessa. Il fotometro di Bunsen è quindi uno strumento di misura per confronto e ci consente di decidere se l intensità di illuminazione data da una sorgente di luce sul foglio è più grande, più piccola oppure uguale a quella data da un altra sorgente di luce. Perché la misura sia affidabile bisognerà che non ci siano altre sorgenti di luce nella zona dove si trova il foglio con la macchia d unto. Figura: Il medesimo foglio di carta macchiato d unto fotografato quando è illuminato con una lampada a torcia posta dietro al foglio, nell immagine a sinistra, e davanti al foglio, nell immagine a destra. Strumentazione: Asta di legno da 2500*30*50 mm
3 Pedane di altezza 200 mm a 4 appoggi Listelle di legno di varie lunghezze 2*15 3 carrelli scorrevoli nell asta 100*30*50 Carta da fotocopiatrice formato A3 Olio Varie lampade 2 porta lampade Costruzione dell apparecchiatura: Porre le 3 pedane sotto l asta in modo che due stiano alle estremità e una al centro. Fissare i porta lampade ai carrelli in modo che stiano perpendicolarmente all asta. Costruire con le listelle una cornice che possa contenere un quadrato di carta di lato 250 mm. Attaccare poi quest ultimo nel terzo carrello formando un angolo di 90 con l asta. Applicare le lampade ai porta lampade e sistemarli alle estremità dell asta. Creare una macchia con
l olio al centro del foglio e infilarlo nella cornice.porre poi il terzo carrello con la cornice al centro dell asta. Esecuzione dell esperimento: Per eseguire l esperimento basta porre delle lampadine o delle qualsiasi fonti luminose sugli appositi appoggi, e regolarne la distanza fino al raggiungimento della scomparsa della macchia d olio presente nel foglio. Cosa osservare: è da osservare nell esperimento sopra descritto, come la macchia d olio posta sul foglio scompaia se illuminata nello stesso modo da entrambe le parti. Illuminando entrambi i lati egualmente, l illuminazione del foglio trasparente, corrisponderà a quella della macchia d olio, causata dalla lampadina posta dall altro lato. A questo punto è possibile confrontare teoricamente le due intensità luminose delle lampadine, calcolate in lumen (unità di misura del flusso luminoso), e si scoprirà che la radice quadrata del rapporto tra le due intensità luminose corrisponde al rapporto tra le due distanze dallo schermo (misurate in metri). Quindi è possibile cercare di spostare il confronto da intensità luminosa a potenza elettrica della lampadina, calcolata in watt.
Attraverso quest esperimento si può verificare la veridicità delle cosiddette lampadine equivalenti che, riducendo il consumo energetico, permettono un intensità luminosa molto simile (se non uguale). Dati sperimentali:
Lampada 2 Lampada 3 Lampada 4 Lampada 5 Lampada di riferimento: Lampada 1 d1 E assoluto E% d2 E assoluto E% Flusso 2 (I2) P2 (I1/I2)^½ d1/d2 E assoluto E% m ±1 cm % m ±1 cm % lm W ±1 % 117 1 0,85 36,0 1 2,78 3,3 0,12 3,63 86,0 1 1,16 27,0 1 3,70 300 8 4,8 3,2 0,16 4,87 65,5 1 1,53 20,5 1 4,88 3,2 0,20 6,40 117 1 0,85 52,5 1 1,90 2,2 0,06 2,76 86,0 1 1,16 44,5 1 2,25 1055 100(20) 1,2 1,9 0,06 3,41 65,5 1 1,53 34,5 1 2,90 1,9 0,08 4,43 117 1 0,85 82,5 1 1,21 1,4 0,03 2,07 86,0 1 1,16 66,0 1 1,52 900 75(15) 1,3 1,3 0,03 2,68 65,5 1 1,53 45,0 1 2,22 1,4 0,05 3,75 117 1 0,85 92,0 1 1,09 1,3 0,03 1,94 86,0 1 1,16 66,0 1 1,52 1200 100(20) 1,1 1,3 0,03 2,68 65,5 1 1,53 54,5 1 1,83 1,2 0,04 3,36 Lampada 3 Lampada 4 Lampada di riferimento: Lampada 5 d1 E assoluto E% d2 E assoluto E% Flusso 2 (I2) P2 (I1/I2)^½ d1/d2 E assoluto E% m ±1 cm % m ±1 cm % lm W ±1 % 117 1 0,85 70,5 1 1,42 1,66 0,01 2,27 86,0 1 1,16 55,5 1 1,80 1055 100(20) 1,2 1,55 0,02 2,96 65,5 1 1,53 70,5 1 1,42 0,93 0,03 2,95 117 1 0,85 92,5 1 1,08 1,26 0,02 1,94 86,0 1 1,16 71,0 1 1,41 900 75(15) 1,2 1,21 0,02 2,57 65,5 1 1,53 54,0 1 1,85 1,21 0,03 3,38
Commento ai dati: come visto in tabella, è stata misurata la distanza tra le lampadine e lo schermo, è stato riportato il flusso luminoso reso noto dalla casa produttrice, ed è stata riportata,la potenza (dato fornito dalla casa produttrice), il tutto con i relativi errori. La principale chiave di lettura della tabella è orizzontale, per poter verificare il funzionamento della macchina precedentemente descritta, ma anche in verticale si può sviluppare un confronto tra (ad esempio) lampadine con uguale intensità luminosa ma diversa potenza. Si vedano adesso le lampadine prese in considerazione nell esperimento: Lampadina 1 -casa Produttrice: Osram -lusso luminoso: 1450 lumen -potenza 100 Watt Lampadina 2: -casa Produttrice: Casacollection -lusso luminoso: 300 lumen -potenza 8 Watt (equivalente a 40 Watt) Lampadina 3:
-casa Produttrice: Osram -lusso luminoso: 1055 lumen -potenza 20 Watt (equivalente di 100 Watt) Lampadina 4: -casa Produttrice: Sylvania -lusso luminoso: 900 lumen -potenza 15 Watt (equivalente di 75 Watt) Lampadina 5: -casa Produttrice: Philips -lusso luminoso: 1200 lumen -potenza 20 Watt (equivalente di 100 Watt) Come si può facilmente notare, alcuni rapporti fatti in tabella sono simili (all interno dell errore), mentre altri sono sbagliati anche considerando molto alta la soglia dell errore di un esperimento simile. Ci potrebbero essere diverse giustificazioni per quello che accade, ma quella che è stato considerata più plausibile è stata l età delle lampadine. Mentre, infatti, alcune lampadine come in particolare la 1, la 4 e la 5 erano nuove o poco usate, le altre lampadine (la 2 e la 3) erano state usate svariate volte prima dell esecuzione dell esperimento.
Quindi, se questa tesi fosse giusta, si potrebbe affermare che l intensità del flusso luminoso della lampadina tende a decrescere con l uso o con il passare del tempo. Applicando la formula inversa per calcolare l intensità luminosa di una lampadina (in questo caso la 2: quella che dava risultati più errati), si può comprendere come la vera attuale intensità luminosa di quella lampadina è circa 1/3 quella citata sulla scatola. Alunni: Sponchiado Riccardo(2B),Davide Chiappara(2B) Docenti di riferimento: Nicola Conte,Bruno Brandolin,Luigia Coppola Tecnico di laboratorio:idio Perin