Нарисуй схему: лампочка — линза — фотоприемник. Подумай, что остаётся постоянным при сдвиге линзы относительно лампы.

Интенсивность на приёмнике определяется световым потоком, попавшим на его площадь; при фиксированном входном потоке интенсивность обратно пропорциональна площади пятна (то есть пропорциональна ).

1. Собери расходящийся пучок и добейся чёткой границы пятна на плоскости приёмника.
2. Измерь диаметр пятна и соответствующее показание прибора для ряда положений линзы.
3. Построй график против и выполни линейную аппроксимацию.
4. Вырази константу пропорциональности (наклон прямой) из полученной аппроксимации.

Подумай, какими способами можно изменить диаметр пятна на плоскости приёмника, не меняя источник света.

Практически диаметр меняется либо смещением линзы относительно источника, либо изменением расстояния от линзы до приёмника (геометрические соотношения для тонкой линзы и лучей дают зависимость размера изображения от этих перемещений).

1. Выбери метод изменения: а) сдвиг линзы вдоль оси относительно лампы; б) изменение расстояния до фотоприемника.
2. Для каждого положения зафиксируй геометрические расстояния и измерь диаметр пятна .
3. Запиши взаимосвязь между и перемещением (по геометрии пучка или через измерения).
4. Вырази как функцию положения (или расстояния) из полученных данных.

Что значит «приёмник линейный» в контексте измерения света? Подумай, как это проверить экспериментально.

Проверяют линейность, сравнивая показания прибора с известной зависимостью интенсивности (например, с ) и оценивая, даёт ли прибора пропорциональную реакцию (линейную аппроксимацию).

1. Возьми набор пар значений (экспериментальное и ожидаемое из зависимости или из фильтров).
2. Построй график против и выполни линейную регрессию.
3. Оцени отклонения от прямой: остатки, коэффициент детерминации и наклон (должен быть постоянным).
4. Вырази коэффициент пропорциональности (наклон) и оцени, насколько он отличается от идеального значения.

Нарисуй установку: источник — линза — стопорящий набор фильтров — приёмник. Подумай, как удобно менять число фильтров.

Если каждый фильтр ослабляет свет в одно и то же число раз, то после фильтров интенсивность равна (здесь — коэффициент пропускания одного фильтра).

1. Размести фильтры последовательно в пучке, обеспечив полное освещение приёмника, и для каждого измерь (учти фон).
2. Зафиксируй расстояния и схему для всех измерений, чтобы условия не менялись.
3. Построй таблицу и и затем линеаризуй данные (например, взяв логарифм).
4. Вырази наклон линеаризованной зависимости, который соответствует .

Как по серии измерений с фильтрами понять, линейна ли откликающая часть прибора?

Если приёмник линейный, то измеренное напряжение пропорционально интенсивности света, поэтому на линеаризованном графике vs должно получиться прямая (без значительных искривлений).

1. Построй график против для всех измерений и выполни линейную аппроксимацию.
2. Проверь качество аппроксимации: остатки и равномерность рассеяния по диапазону .
3. Сравни наклон и интерцепт, полученные из разных диапазонов данных, чтобы выявить нелинейность.
4. Вырази оценку нелинейности через отклонение данных от прямой (например, через остатки или изменение наклона).

Нарисуй луч падающий на стеклянную пластинку и луч, отражённый от передней и задней поверхностей; обрати внимание на зависимость отражённой доли от угла падения.

Интенсивность отражённого света зависит от угла падения и поляризации в соответствии с формулами Френеля: отражательная способность меняется с углом и для двух поляризаций различна (обозначь их и ).

1. Собери схему так, чтобы фотоприемник мог измерять падающий и отражённый потоки при разных углах; померяй фон и вычти его.
2. Для ряда углов падения измерь и , обеспечив одинаковые условия съёма для падающего и отражённого пучков.
3. Нормируй: вычисли относительный коэффициент отражения и построй график .
4. Вырази зависимость в виде таблицы/графика для дальнейшего качественного объяснения (сравнить с формами и ).

Нарисуй схему: свет падает на стекло под углом, часть света отражается в сторону фотоприёмника. Подумай, какие величины нужно измерить, чтобы получить долю отражённой энергии.

Пользуйся тем, что показания фотометра пропорциональны падающей на него интенсивности. Оценку коэффициента отражения можно получить как отношение интенсивности отражённого потока к интенсивности падающего: .

1. Настрой фотоэлемент в положении, соответствующем зеркальному отражению при выбранном угле; обеспечь одинаковую апертуру и освещённость площади при измерениях падающего и отражённого потоков.
2. Измерь и вычти фоновый уровень (с лампой выключенной).
3. Измерь показания фотометра для отражённого потока и для падающего потока , сохранив ту же оптическую геометрию и фильтры; учти проверенную ранее линейность при необходимости.
4. Вырази коэффициент отражения из полученной системы измерений как отношение соответствующих величин.

Для зеркал проверь, как меняется отражённый поток при повороте зеркала — учти направление полной зеркальной (спекулярной) отражённой линии.

Для зеркала отражённая интенсивность пропорциональна падающей с коэффициентом отражения , который для металлических покрытий слабее зависит от поляризации, чем для прозрачных пластинок.

1. Настрой схему так, чтобы весь отражённый пучок попадал на приёмник при разных углах (фиксируй расстояния).
2. Измерь фон, затем для ряда углов получи пары и .
3. Вычти фон и построй график для каждого зеркала.
4. Вырази значения как отношение измеренных величин для последующего сравнения.

Нарисуй схему: источник — пластинка — фотоэлемент, укажи направление падающего и отражённого лучей и отметь фон. Подумай, какие показания мультиметра соответствуют падающему и отражённому свету.

Используй формулы Френеля для отражения света от границы «величина среды—стекло»; для неполяризованного света отражательная способность равна среднему значению для двух поляризаций: . Сними показания фотометра для падающего и отражённого пучков, вычитая фон.

1. Собери и зарегулируй оптическую схему, зафиксируй угол падения и измерь напряжения на резисторе для отражённого и падающего света, а также фон.
2. Вычти фоновые значения от всех измеренных напряжений, добившись скорректированных сигналов и .
3. Учти калибровку фотометра (проверку линейности) и приведи сигналы к пропорциональным интенсивностям при помощи этой калибровки.
4. Вырази коэффициент отражения при указанном угле падения как отношение скорректированных интенсивностей и сравни с предсказанием Френеля: выразите из полученной системы.