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LABORATORIO DE FÍSICA IV - UNMSM
A mediados del siglo XIX, en los albores de la fotografía, la medición de la luz se realizaba con productos químicos. Habitualmente, la exposición de las películas se realizaba mediante estima personal. Con el tiempo el fotógrafo era capaz de exponer correctamente una fotografía, en prácticamente cualquier situación. Esta necesidad de experiencia fue la que abocó la fotografía a convertirse en una práctica limitada, y a las cámaras fotográficas a convertirse en herramientas de trabajo muy específicas. La iluminancia depende de la distancia del foco al objeto iluminado. Es algo similar a lo que ocurre cuando oímos alejarse a un coche; al principio se oye alto y claro, pero despu és va va disminuyendo hasta perderse. Lo que ocurre con la iluminancia se conoce por la ley inversa de los cuadrados que relaciona la intensidad luminosa y la distancia a la fuente. Esta ley sólo es válida si la dirección del rayo de luz incidente es perpendicular a la superficie. Ley inversa de los cuadrados:
En el caso de que el rayo de luz incidente no sea perpendicular hay que descomponer la iluminancia iluminancia en una componente horizontal horizontal y otra vertical a la superficie.
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A la componente horizontal de la iluminancia (E H) se le conoce como la ley del coseno. Es fácil ver que si α = 0 nos queda la ley inversa de los cuadrados. Si expresamos EH y E V en función de la distancia del foco a la superficie (h) nos queda:
En general, si un punto está iluminado por más de una lámpara su iluminancia total es la suma de las iluminancias recibidas:
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Medimos la distancia que hay entre el fotometro que e mite luz y cierto punto que variabamos para calcular su iluminancia en cada caso y hallar la relacion existe nte entre la iluminancia y la distancia.
Luz: Es una onda electromagnética compuesta por fotones (partículas energizadas), cuya frecuencia y energía determinan la longitud de onda de un color que puede ser percibido por el ojo humano, cuyas longitudes de onda estén comprendidas entre 380 nm y 780 nm (nanómetros).
Iluminancia: La iluminancia es un índice representativo de la densidad del flujo luminoso sobre una superficie. Se define como la re lación entre el flujo luminoso que incide sobre una superficie y el tamaño de esta superficie. A su vez la iluminancia no se encuentra vinculada a una superficie real, puede ser determinada en c ualquier lugar del espacio. La iluminancia se puede deducir de la intensidad luminosa. Al mismo tiempo disminuye la iluminancia con el cuadrado de la distancia de la fuente de luz (ley de la inversa del cuadrado de la distancia). Su unidad es el Lux.
Donde :
Ev = iluminancia (luxes).
F = flujo luminoso en lúmenes.
dS = es el elemento diferencial de área considerado , en metros cuadrados.
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LEY INVERSA DE LOS CUADRADOS: Se ha comprobado que las iluminancias producidas por las fuentes luminosas disminuyen inversamente con el cuadrado de la distancia desde el plano a iluminar a la fuente. - Esta ley se cumple cuando se trata de una fuente puntual de superficies per pendiculares a la dirección del flujo luminoso y cuando la distancia de la luminaria es cinco veces mayor a la dimensión de la luminaria.
FOTOMETRO:Es el aparato destinado a medir la cantidad de luz que existe en un lugar determinado. También cabe mencionar que gran parte de los fotómetros analógicos no están preparados para la medición de luz reflejada, así como que muchos pueden tener problemas en situaciones de bajas luces y no darte una medición
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MATERIALES
01 Fuente de luz
01 regla metálica (100cm)
Fotómetro
PROCEDIMIENTO
Se colocó la fuente de luz en un lugar fijo.
Se colocó el fotómetro a un punto cero (punto de partida).
Se encendió la fuente de luz.
Se fue acercando el fotómetro a medida que se fue anotando las distancia
Se tomó 11 medidas (cm).
Se observó la Intensidad de la luz.
Se realizó la gráfica Intensidad luminosa(cd) vs distancia(cm), hallándose la pendiente.
Al terminar la práctica obtuvimos los siguientes datos:
Tabla No1 Distancia (pie)
Intensidad (Pie-candela)
0.49
69
0.66
43
0.82
30
0.98
24
1.31
15
1.64
10.1
1.97
7.5
2.3
6
2.62
5
2.95
4.8
3.28
4
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REGRESION LINEAL X 0.49 0.66 0.82 0.98 1.31 1.64 1.97 2.3 2.62 2.95 3.28 19.02
Y 69 43 30 24 15 10.1 7.5 6 5 4.8 4 218.4
Logx -0.3098 -0.1804 -0.0862 -0.0088 0.1173 0.2145 0.2945 0.3617 0.4183 0.4698 0.5159 1.8068
Logy 1.8388 1.6335 1.4771 1.3802 1.1761 1.0043 0.8751 0.7782 0.6989 0.6812 0.6020 12.1454
Logx.logy - 0.5697 - 0.2947 - 0.1273 - 0.0121 0.1379 0.2154 0.2577 0.2815 0.2923 0.3200 0.3106 0.8116
2
(logx) 0.0960 0.0325 0.0074 0.0001 0.0138 0.0460 0.0867 0.1308 0.1750 0.2207 0.2662 1.0752
∑ ∑ ∑ ∑ ∑
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ La ecuación de la gráfica en hoj a logarítmica es :
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La ecuación de la gráfica en hoj a milimetrada es:
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Al analizar los 11 puntos en una grafica iluminancia vs tiempo se observa que al estar ce rca
del foco, nos salen valores altos y a medida que se va alejando estos valores disminuye drásticamente. Se obtuvo una ecuación exponencial
la cual tuvo que ser pasada a una tabla
logarítmica para poder hallar su pendiente la cual es el exponente de la exponencial y nos arrojo un valor de aproximadamente n=-1.5. De acuerdo a la grafica obtenida en base a nuestros datos experimentales y mediante una
aproximación podemos determinar una relación entre la iluminancia y el radio
.
Marcelo Alonso, Edward Finn. (1967). FISICA vol.II CAMPOS Y ONDAS. EE.UU.: Addison-wesley . Eugene Hecht, Alfred Zajac. (1974). OPTICA. Massachusetts, EE.UU.: Addison Wesley. Eugene Hecht. (1976). OPTICA. Naucalpan de Juáres, Edo. de Mexico: McGrawhill de Mexico.
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