Интерференцию от двух ламп накаливания нельзя наблюдать так как


Билет№7

1.Почему интерференцию можно наблюдать от двух лазеров и нельзя от двух электроламп?

Наложение волн светового диапазона от любых двух независимых источников света (кроме лазеров) не дает интерференционной картины, так как эти источники всегда не когерентны. Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает чередования минимумов и максимумов освещенности. Обычные электрические лампочки излучают обрывки волн (цуги) причём разных частот. И интерференция происходит, но интерф. картина меняется так быстро что человеческий глаз просто её не замечает. В этом случае говорят об неустойчивой и Картине

Интерф. картина наблюдается если выполняются условия когерентности

1. Источники должны давать излучения одинаковой частоты т.е должны быть монохроматическими.

2. Разность хода лучей должна быть постоянной. Что выполняется для двух лазеров.

2. Как можно выразить амплитуду колебаний световой волны от некоторой зоны Френеля и почему?

Точечный источник S создаёт сферическую волну. Требуется определить амплитуду колебаний волны в т. Р. Волновая поверхность в некоторой точке О  будет представлять сферу. Френель предложил разбить ее на кольцевые зоны (секторы) так, что расстояния от краев каждой зоны до т. Р отличается на λ/2. Построенные таким образом сектора сферы называются зонами Френеля.

Волны, приходящие в т. Р от аналогичных точек двух соседних зон имеют противоположные фазы, т.к. разность хода между этими волнами равна λ/2.

При не слишком больших m (m – номер зоны), площади зон Френеля примерно равны S1= S2 =Sm. С ростом номера зоны m увеличивается расстояние bm, от зоны до т. Р и угол φ между нормаль. к элементам зоны и направлением на т. Р. Тогда по формуле (1) амплитуда Am колебания, возбуждаемого m -й-зоной в т. Р, монотонно убывает

А1 >A2 >A3 >Am >…>A.

Т.к. волны от двух соседних зон приходят в т. Р в противофазе, они ослабляют друг друга и тогда результирующая амплитуда в т. Р равна

Арез = А1 -A2 +A3 –A4+…

Т

Если фронт волны полностью открыт, то число зон m → ∞ и

Амплитуда, создаваемая в некоторой точке Р всей сферической волновой поверхностью, равна половине амплитуды первой зоны. Следовательно, распространение света от S к Р происходит так, будто световой поток распространяется внутри очень узкого канала вдоль линии . т. е. прямолинейно.

Если на- пути световых волн поставить экран с отверстием, в котором укладывается четное число зон Френеля, то в т. Р будет минимум - ослабление света:

Если в отверстии укладывается нечетное число зон Френеля, то в т. Р будет максимум - усиление света

 

3. Нарисуйте и объясните вольт-амперные характеристики фотоэффекта, соответствующие двум различным освещенностям катода (при заданной частоте света)

В дальнейших экспериментах была детально исследована зависимость силы фототока от напряжения, приложенного к пластинам конденсатора при заданной величине падающего светового потока. Такая зависимость называется вольт-амперной характеристикой (рис. 18).

.Вольт-амперная характеристика фотоэлемента

Как видно из рис. 18, вольт-амперная характеристика стремится к насыщению по мере увеличения разности потенциалов. С другой стороны, при некоторой отрицательной разности потенциалов — Uэ вольт-амперная характеристика обращается в ноль.

Как уже говорилось, падающий свет выбивает электроны из отрицательной пластины конденсатора (из катода). В отсутствие электрического поля — при U=0 большинство вырванных электронов (хотя и не все) долетают до другой пластины. При положительной разности потенциалов, т. е. при ускоряющем электрическом поле, сила фототока слегка увеличивается, а затем достигает своего предельного значения. Предельное значение фототока носит название тока насыщения — Iнас. Ток насыщения соответствует случаю, когда все вырванные светом электроны достигают анода.

Если увеличить световой поток, падающий на катод, то есть увеличить число выбиваемых электронов, то ток насыщения станет увеличиваться (рис. 19).

 

Рис. 19. Вольт-амперная характеристика при разных световых потоках (Ф21

Рассмотрим теперь левую часть рис. 18. При некотором отрицательном задерживающем потенциале — U3 — сила фототока становится равна нулю. Это означает, что такое электрическое поле тормозит вылетевшие электроны до полной остановки и отбрасывает их обратно на катод. Из этого условия можно найти значение максимальной кинетической энергии вырванных электронов по формуле:

(3)

где те — масса электрона, е — заряд электрона (е=1,6·10-19 Кл).

Вот отсюда к Билету №8

Экспериментально показано, что задерживающий потенциал зависит только от частоты света, которым облучают катод фотоэлемента, и не зависит от величины падающего светового потока. При увеличении частоты облучающего света задерживающий потенциал возрастает (рис. 20).

 

. Зависимость силы фототока от приложенной разности потенциалов при освещении катода светом различной частоты при одинаковом числе вырванных электронов (v2> v1> v0)

На опыте обнаружено, что кинетическая энергия вырываемых светом электронов зависит только от частоты падающего света и не зависит от величины светового потока. Если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты v0, то фотоэффекта не происходит. Частоту v0 называют красной границей фотоэффекта. Задерживающий потенциал, соответствующий красной границе фотоэффекта, равен нулю.

4.Если зачерненную пластинку, на которую падает свет, заменить на зеркальную той же площади, то световое давление….?:  (для зеркальной , абсолютно черной ). При замене  на   изменение импульса вырастет в 2 раза (абсолютно упругий удар). давление увеличится в 2 .Сила давления пропорциональна изменению импульса фотонов. ОТВЕТ: увеличится в 2 раза.

(Давление света — Поток фотонов (свет), который при соударении с поверхностью оказывает давление.

Поток фотонов, падающие на поглощающую поверхность :

Поток фотонов, падающие на зеркальную поверхность :

)

Информация о применении лампы накаливания

- VCC

Миниатюрные лампы чувствительны к ударам и вибрации. Нить накала лампы представляет собой спиральную проволоку, поддерживаемую с обоих концов; как пружина, она может свободно колебаться. Со временем эта вибрация вызывает чрезмерное скручивание нити накала, что в конечном итоге приводит к выходу лампы из строя. Если удар, нанесенный лампе, будет достаточно сильным, немедленно произойдет сбой.

Анализ и испытания ламп на удары и вибрацию обычно проводятся на очень раннем этапе их эксплуатации.Поэтому лампы редко выходят из строя. Однако с возрастом лампы нити накаливания становятся все более и более хрупкими и, следовательно, более уязвимыми к ударам и вибрации. Работа на постоянном токе приведет к охрупчиванию нити накала быстрее, чем при переменном токе из-за ранее описанной выемки. Кроме того, лампы более склонны к выходу из строя, когда через нить не проходит ток, поскольку нить накаливания менее гибкая в холодном состоянии.

Несмотря на то, что удары и вибрация являются основными факторами, снижающими надежность лампы, их редко можно избежать.Однако можно предпринять определенные меры для оптимизации производительности. • Используйте лампы накаливания с более низким напряжением, без анкеровки. Высшее

Лампы напряжения

обычно имеют более длинные нити с меньшим диаметром, поэтому, помимо того, что они не такие сильные, на нити накала есть больше точек, где может произойти отказ. Кроме того, поскольку анкерные проволоки физически разделяют нить накала на разные сегменты, будет больше резонансных точек.

• Уменьшите номинальные характеристики ламп для снижения температуры накала.Это замедлит рост зерна и продлит время до охрупчивания.

• Поддерживайте постоянное напряжение на лампе в выключенном состоянии. Нить накала наиболее хрупкая в холодном состоянии.

• Выберите монтажное оборудование, чтобы изолировать лампы, чтобы по возможности гасить удары и вибрации.

.

Условия вмешательства

Когда волны сходятся, они могут конструктивно или разрушительно мешать друг другу. Для создания стабильной и четкой интерференционной картины необходимо соблюдение двух условий:

  1. Источники волн должны быть когерентными , что означает, что они излучают идентичные волны с постоянной разностью фаз.
  2. Волны должны быть монохроматическими - они должны быть одной длины волны.

Допустим, у нас есть два источника, излучающих идентичные волны в фазе. Возникнет ли конструктивная или деструктивная интерференция в точке вблизи источников, зависит от разницы в длине пути, d, которая представляет собой расстояние от точки до одного источника за вычетом расстояния от точки до другого источника.

Условие конструктивного вмешательства: d = ml, где m - любое целое число.

Условие разрушающего воздействия: d = (m + 1/2) l

Первым, кто заметил интерференцию света, был Томас Янг в 1801 году.Он использовал солнечный свет, проходящий через две близкорасположенные щели. Это был трудный эксперимент, поскольку его источник даже близко не был к монохроматическому, но эксперимент Юнга с двумя щелями предоставил первое неоспоримое доказательство того, что свет действует как волна.

Обратите внимание, что вы не можете использовать два источника света (два лазера, две лампочки, две свечи и т. Д.), Потому что каждый из них испытывает случайные изменения фазы примерно один раз каждые 10 -8 с.

.

Лампа накаливания | Статья о лампе накаливания по свободной энциклопедии

источника света, в котором преобразование электрической энергии в световую энергию происходит в результате нагрева огнеупорного проводника электрического тока. Впервые энергия Люминоуса была получена этим методом в 1872 году русским ученым А. Н. Лодыгиным, который пропустил электрический ток через угольный стержень, помещенный в закрытый вакуумированный сосуд. В 1879 г. американский изобретатель Т. А. Эдисон представил достаточно прочную конструкцию лампы накаливания с углеродной нитью, которую можно было удобно производить в промышленных масштабах.В 1898–1908 гг. Несколько металлов (осмий, тантал и вольфрам) были испытаны в качестве тел накаливания, а в 1909 г. началось использование ламп накаливания с вольфрамовой нитью зигзагообразной формы. Лампы накаливания, наполненные азотом или инертными газами (аргон и криптон). появился в 1912–13; вольфрамовая нить была изготовлена ​​в форме спирали (спирали). Дальнейшие усовершенствования ламп накаливания были направлены на повышение световой отдачи за счет повышения температуры тела накаливания при сохранении срока службы лампы.Использование высокомолекулярных инертных газов с добавками галогенов для наполнения ламп накаливания позволило снизить загрязнение колбы лампы частицами диспергированного вольфрама и снизить скорость испарения вольфрамовой нити. Использование раскаленных тел в форме двойной спирали (спирали, намотанной из спирали) или тройной спирали уменьшило потери тепла через газ.

Все многочисленные разновидности ламп накаливания изготавливаются из стандартных деталей, хотя размеры и форма деталей различаются.Конструкция типичной лампы накаливания показана на рисунке 1. Внутри колбы тело накаливания (вольфрамовая спираль) прикреплено к стеклянной или металлической выхлопной трубе с помощью держателей из молибденовой проволоки. Концы спирали прикрепляем к концам выводов. Средняя часть выводных проводов изготовлена ​​из платинита или молибдена для создания герметичного соединения со стеклянным стержнем. Колба лампы при вакуумной обработке заполняется инертным газом; впоследствии выхлопная труба термосваривается, образуя наконечник.Для защиты наконечника и облегчения крепления колбы к патрону лампа снабжена цоколем, прикрепленным к колбе с помощью герметика.

Рисунок 1 . Схема электрической лампы накаливания: (1) стеклянная колба, (2) корпус накаливания, (3) держатели, (4) выхлопная труба, (5) выводы, (6) шток, (7) герметизирующий состав основания, (8) наконечник, (9) цоколь

Лампы накаливания классифицируются в зависимости от области использования (лампы для общего освещения, для фар и т. д.), в зависимости от их основной конструкции и световых свойств колбы (лампы с отражателем, декоративные лампы, и лампы с рассеивающим покрытием), или по форме корпуса накаливания (лампы с плоской спиралью, двойной спиралью и т. д.).По габаритным размерам лампы накаливания делятся на субминиатюрные, миниатюрные, малогабаритные, стандартные и большие. Например, лампы длиной менее 10 мм и диаметром 6 мм называются сверхминиатюрными, а большие лампы имеют длину более 175 мм и диаметр 80 мм.

Таблица 1. Световая отдача некоторых ламп
Световая отдача (люмен на ватт) Примечания
Керосиновая лампа......... <1
Лампа накаливания
с углеродной нитью накала. . . . 2–3
с танталовой нитью. . . 7 Общее освещение зданий и транспортных средств
с вольфрамовой нитью (вакуум) ........ 8–9
с двойной спиралью из вольфрама (газонаполненный, промышленный криптон)......... 12,5–13,5
с двойной спиралью из вольфрама (галогенные лампы) ..... 22–27 Специальные оптические инструменты
с плоской спиралью из вольфрама (галогенные лампы) .... 34,5 Малые кинопроекторы

Лампы накаливания изготавливаются на напряжение от долей вольта до сотен вольт и мощностью до десятков киловатт (кВт) .Например, прожекторная лампа мощностью 10 кВт имеет длину 475 мм и диаметр 275 мм. Увеличение рабочего напряжения на 1 процент относительно номинального напряжения увеличивает световой поток от лампы накаливания на 4 процента, но сокращает срок ее службы на 15 процентов. Кратковременное подключение лампы к напряжению, превышающему номинальное напряжение на 15 процентов, приводит к выходу лампы из строя. Срок службы лампы накаливания составляет от 5 часов для авиационных фар до 1000 часов для ламп, используемых в транспортной отрасли; поэтому лампы следует устанавливать в местах, позволяющих легко заменить их.Световая отдача ламп накаливания зависит от их конструкции, напряжения и мощности, а также от продолжительности службы; она составляет от 10 до 35 люмен на ватт. Значения световой отдачи для нескольких ламп разной конструкции приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 2. Световая отдача осветительных ламп, заполненных криптоном (при сроке службы 1000 часов)
Напряжение Мощность (Вт) Светоотдача (люмен на ватт)
127....................... 60 13,4
127 ................. ...... 75 14,4
127 ...................... 100 15,6
220 ....................... 60 11,7
220 ................ ....... 75 12,7
220 ...................... 100 13,8

По световой эффективности лампы накаливания уступают газоразрядным источникам света.Однако лампы накаливания проще в эксплуатации (не требуют пускателей и сложной арматуры) и практически не имеют ограничений по напряжению и мощности. Ежегодное мировое производство ламп накаливания составляет до 10 миллиардов; существует более 2000 видов ламп.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Скобелев В.М. «Лампы накаливания». В Справочная книга по свето- технике . Москва, 1956.
Ульмишек Л.Г. Производство электрических ламп накаливания , 5 изд.Москва-Ленинград, 1966.
Гуторов, М. М. Основы светотехники и источники света . Москва, 1968.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

Кто на самом деле изобрел лампочку накаливания?

Электрическая лампочка, в частности лампа накаливания, на протяжении многих лет стала синонимом термина «лампочка». Хотя это всего лишь одно из различных доступных решений по искусственному освещению, именно о нем думают многие, когда используют термин «лампочка».

СВЯЗАННЫЕ С: 19 БОЛЬШИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ, ПРЕВРАЩАЮЩИХ ИСТОРИЮ

Но кто это изобрел и когда? Был ли это Томас Эдисон, как утверждают многие, или Джозеф Свон, как утверждают другие? Участвовал ли в этом процессе Никола Тесла?

Как вы вскоре узнаете, ответ на эту загадку не совсем ясен.Это также зависит от того, что вы считаете «настоящей» лампочкой. Но, как и многие изобретения во все времена, конечный продукт - это совокупный труд многих изобретателей на протяжении всей истории, то же самое верно и для лампочки.

В следующей статье мы кратко рассмотрим историю возникновения лампочки и остановимся на некоторых ключевых игроках. Держись крепче.

Томас Эдисон действительно изобрел лампочку? Источник: Wikimedia Commons

Кто и когда изобрел лампочку?

Изобретение лампочки (в частности, лампы накаливания) - вопрос, мягко говоря, довольно спорный.Хотя Томас Альва Эдисон часто получает все заслуги, действительно ли это правда?

Как и многие изобретения на протяжении всей истории, современная лампочка на самом деле представляет собой комбинацию множества крошечных ступенек. Многие историки утверждают, что не менее 20 изобретателей создали различные конструкции ламп накаливания задолго до Эдисона.

СВЯЗАННЫЕ: 85 ЛЕТ НАСЛЕДИЯ: КАК ТОМАС ЭДИСОН ОСВЕЩАЛ МИР

Вкладом Томаса Эдисона в эволюцию лампочки стало создание первой коммерчески практичной лампы.Поскольку его дизайн был настолько успешным, он фактически доминировал на рынке и опередил все другие версии.

В этом смысле было бы правильнее назвать его «усовершенствовавшим лампочку». Но сначала давайте углубимся.

Одним из наиболее важных шагов до Эдисона была работа великого британского ученого сэра Хамфри Дэви . В 1802 году ему удалось создать первый в мире настоящий искусственный электрический свет.

Дуговая лампа Дэви и батарея Источник: Chetvorno / Wikimedia Commons

Используя недавно изобретенную электрическую батарею, Дэви подключил к ней набор проводов к куску углерода.Дэви был поражен, обнаружив, что кусок углерода начал светиться и испускал много света.

Только что была создана первая в мире дуговая лампа. Единственная проблема заключалась в том, что это длилось недолго, а излучаемый свет был слишком ярким для практического использования.

В течение следующих 70 лет или около того многие другие изобретатели создали свои собственные версии лампочек. Хотя все они были многообещающими, большинство из них, если не все, оказались слишком дорогими в производстве или имели другие проблемы, которые помешали им стать коммерчески жизнеспособными.

Одна из самых известных версий была создана другим британским ученым Уорреном де ла Рю в 1840 году. Он заключил катушку из платиновой нити внутри вакуумной трубки и пропустил через нее ток.

Поскольку платина была очень дорогим металлом, это серьезно ограничивало коммерческую жизнеспособность его конструкции.

Джозеф Свон изобрел лампочку до Эдисона?

В 1850 году другой британский изобретатель, Джозеф Уилсон Свон , применил свои значительные таланты.Чтобы решить проблемы, с которыми столкнулся де ла Рю, Свон решил поэкспериментировать с менее дорогими нитевыми материалами.

Углеродные лампы накаливания Swan. Источник: Ulfbastel / Wikimedia Commons

В конце концов он остановился на использовании карбонизированной бумаги для замены платины, что показало некоторые перспективы.

К 1860 году у него был рабочий прототип, но отсутствие хорошего вакуума и достаточного количества электроэнергии привело к созданию лампы, срок службы которой был слишком коротким, чтобы считаться эффективным источником света.

Он также имел тенденцию к почернению или образованию сажи внутренней части вакуумной трубки, что было далеко не идеально (как вы можете видеть на изображении выше).

Несмотря на эти неудачи, Swan продолжал работать над своим дизайном.

По мере совершенствования технологии изготовления электронных ламп в 1870-х годах Свон смогла совершить еще несколько значительных прорывов.

Кульминацией всей его работы стала разработка в 1878 году лампочки с длительным сроком службы. Как и его предшественники, он использовал нить накала, содержащуюся в вакуумированной трубке, за исключением того, что он заменил карбонизированную бумагу хлопковой нитью.

Он запатентовал свой дизайн в 1879 году и позже вступил в прямой конфликт с Томасом Эдисоном.

Еще одна интересная попытка была предпринята в 1874 году парой канадских изобретателей. Генри Вудворд и Мэтью Эванс , оба из Торонто, спроектировали и изготовили свои собственные лампочки.

Пара создала ряд ламп разных размеров и форм, в которых использовались угольные стержни, помещенные между электродами в стеклянных цилиндрах, заполненных азотом. Вудворд и Эванс попытались продать свою лампу, но безуспешно.

В конце концов они продали свой патент Томасу Эдисону в 1879 году.

Как Томас Эдисон изобрел лампочку?

В 1879 году, в том же году, когда Свон подал заявку и получил патент в Англии, Томас Эдисон решил обратить свое внимание на разработку электрических лампочек. Эдисон, всегда будучи заядлым бизнесменом, хотел разработать коммерчески жизнеспособную и практичную версию для вывода на рынок.

Он надеялся выйти на прибыльный рынок газового и масляного освещения в Соединенных Штатах.Если бы он смог сломить гегемонию этих двух систем, он мог бы просто заработать состояние.

В октябре 1879 года он наконец запатентовал свою первую заявку на «Улучшение электрического освещения» в патентном бюро. Но на этом он не остановился.

Эдисон продолжал работать над своими проектами и улучшать их. Он экспериментировал с различными металлами для изготовления нитей, чтобы улучшить характеристики своего первоначального патента.

Первая успешная лампочка Эдисона. Источник: Alkivar / Wikimedia Commons

В 1879 году Эдисон подал еще один патент на электрическую лампу, в которой использовалась углеродная нить или полоса, скрученная и соединенная.... к контактным проводам из платины. "Это решение очень похоже на решение Joseph Swan почти 20 лет назад.

В этом патенте также описаны возможные средства создания указанной углеродной нити. Они включают использование" хлопковой или льняной нити , деревянные шины и бумага, свернутая по-разному ».

Всего через несколько месяцев после его более позднего патента Эдисон и его команда смогли обнаружить, что карбонизированный бамбук сделал свое дело. Этот материал оказался способным прослужить более лет. 1200 часов .

Это открытие ознаменовало начало коммерческого производства лампочек, и в 1880 году компания Томаса Эдисона, Edison Electric Light Company , начала продавать свой новый продукт.

Впечатляет, но не все было гладко.

Так похоже было собственное изобретение Эдисона, что Свон решила подать на Эдисона в суд за нарушение авторских прав. Британские суды вынесли решение против Эдисона, и в качестве наказания Эдисон должен был сделать Суона партнером в своей электрической компании.

Источник: Wikimedia Commons

Позже даже U.Патентное ведомство S. Patent Office решило в 1883 году, что патент Эдисона недействителен, так как он также дублирует работу другого американского изобретателя. Но, несмотря на все это, Эдисона навсегда запомнят как изобретателя лампочки.

Томас Эдисон впоследствии стал одним из самых плодовитых изобретателей и бизнесменов XIX и XX веков. К моменту своей смерти он приобрел ошеломляющие 2332 патента с 389 только на электрическое освещение и питание.

Кто изобрел лампочку Тесла или Эдисон?

Хотя Томас Эдисон по праву получил некоторую «горячку» за «кражу» многих изобретений и разработок Николы Теслы, лампочка к их числу не относится.На самом деле, Тесла тратил совсем немного времени на разработку любого вида электрического освещения.

Tesla, однако, внесла свой вклад в развитие дугового освещения. Он также провел несколько интересных экспериментов с возможностью беспроводного освещения.

Но претензии относительно изобретения Эдисоном лампы накаливания, как мы видели, спорны. Но нельзя отрицать тот факт, что Эдисон, в отличие от всех изобретателей лампочки до него, смог создать коммерчески жизнеспособную и надежную конструкцию.

По этой причине и его деловой хватке в целом именно дизайн Эдисона (и Джозефа Свона) стал бы повсеместным во всем мире.

.

Смотрите также