ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO
LABORATORIO DE FÍSICA DE CALOR Y ONDAS RELACIÓN INTENSIDAD DE LA LUZ CON LA DISTANCIA
PRESENTADO A:
GUILLERMO ALFONSO ROJAS SANCHEZ DOCENTE
PRESENTADO POR:
MARIA CAMILA ROJAS TORRES MARIANA FRANCO GALAN JUAN DIEGO DUQUE FRANCO HENRY ANDRÉS MELO MARTÍNEZ
GRUPO: 14
19 DE MARZO DEL 2015/BOGOTÁ DC.
DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA: El objetivo de este laboratorio es verificar que una fuente emisora de ondas lumínicas a cualquier distancia
x2
es inversamente proporcional a su
intensidad. Para hallar la intensidad en un punto se trabaja con un fotodiodo, el cual toma la luz que produce un bombillo LED y la convierte en energía eléctrica, en donde vamos a medir el voltaje por medio de un multímetro en términos de la corriente que el fotodiodo produce. Estos datos se toman con el objetivo de realizar una gráfica lineal de x Vs.
1 √i pd−i¿ pd
en donde estos tienen que tener
una relación lineal para corroborar que la intensidad y la distancia son inversamente proporcionales. Para medir el voltaje que el fotodiodo produce, se conecta el sistema como se muestra en la figura 1 y se mide la distancia del fotodiodo con respecto al LED utilizando una regla. La corriente neta que produce el fotodiodo no es en su totalidad luz del LED ya que esta guarda corriente parásita porque cualquier luz que le llegue al fotodiodo, este la convierte en corriente. Para hallar la intensidad producida solamente por el LED, se halla primero la resistencia del montaje utilizando el multímetro y luego el voltaje para diferentes distancias producido por el LED prendido, para así, hallar la intensidad neta (ipd) utilizando la siguiente ecuación
i pd=
V3 led ON ; Luego, para hallar la intensidad parásita (ipd*) se R3
realiza el mismo procedimiento pero con el LED apagado y utilizando la siguiente ecuación
V ¿3 i pd= led OFF R3 ¿
y finalmente se
halla la intensidad
producida
solamente por el LED, restando la intensidad parasita (ipd*) de la intensidad neta (ipd). Teniendo esta información se hace la gráfica lineal de x Vs. 1 √i pd−i¿ pd
se deduce de las ecuaciones
I ( x )=
C x2
y
1 √i pd−i¿ pd , de donde
X=
√C
√ I (x)
; Esta gráfica
tiene que confirmar que
x∝
1 √ i pd−i¿ pd
para verificar experimentalmente que la
x 2 es inversamente proporcional a su intensidad.
FIGURA 1
TOMA DE DATOS: TABLA 1: R3=0.988 M Ω
Con
−1
x (cm)
1 2
V 3 (V )
9,68 9,66
i pd (μA)
9,7975708 5 9,7773279
V 3¿ (V )
0,0008 0,0011
i pd¿ ( μA)
0,0008097 2 0,0011133
μA ¿ 2 1 ¿ √i pd−i pd¿ 0,31949108 0,31982664
4 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
7,55
7,6417004 7,6012145 7 6,3360323 9 4,4635627 5 3,2489878 5 3,1983805 7
0,0008
2,9757085 2,6113360 3
0,0011
0,0009
1,47
2,0951417 1,8724696 4 1,6801619 4 1,4878542 5
1,34
1,3562753
0,0011
7,51 6,26 4,41 3,21 3,16 2,94 2,58 2,07 1,85 1,66
0,0011 0,0009 0,0008 0,001 0,001
0,001
0,0009 0,0012 0,001
RESULTADOS: GRÁFICA 1:
6 0,0008097 2 0,0011133 6 0,0009109 3 0,0008097 2 0,0010121 5 0,0010121 5 0,0011133 6 0,0010121 5 0,0009109 3 0,0009109 3 0,0012145 7 0,0010121 5 0,0011133 6
0,36176622 0,36273571 0,39730362 0,47336765 0,55487303 0,559247 0,57981049 0,61894606 0,69101541 0,73096785 0,77175857 0,82010144 0,85902223
X vs (1/RAÍZ DE i - i*) 16 14
f(x) = 23.96x - 5.45 R² = 0.98
12 10 8
X (cm)
6 4 2 0 0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1/RAÍZ (µA))^(-1/2)
CÁLCULOS:
PORCENTAJE DE ERROR
Debido a que la relación de la recta tiene que ser completamente lineal, es decir el valor con el
R
2
de la gráfica tiene que ser 1, podemos calcular el porcentaje de error
R2 obtenido con los datos experimentales (0,984) de la siguiente forma: Teorico |Valor Experimental−Valor |×100 Valor Teorico
P orcentaje de error=
|0,984−1 |×100 1
P∨centaje de error =
P orcentaje de error=1,6
ANALISIS DE RESULTADOS
Al observar los resultados obtenidos en la gráfica de X vs decir que hubo una pequeña disperción de datos ya que
1 √i pd−i¿ pd
R2
se puede
o coeficiente de
correlación deberia ser igual a 1 para que la relación sea 100% lineal y en la gráfica obtenida se tuvo un
R2=0,984
, el cual es muy cercano a 1 pero se
denota que hubo unpequeño porcenja de error igual a 1,6%; este porcentaje de error pudo haber ocurrido debido a factores externos como la impresición de los instrumentos de medición o el multímetro y el hecho de que el fotodiodo mide la corriente de cualquier fuente de luz y no solo la producida por el LED. Ya que en la gráfica se pudo observar que hubo una relación directamente proporcional, debido a que esta es lineal se pudo corroborar experimentalmente que
x 2 de la fuente es inversamente proporcional a la intensidad producida por
el LED, y con esto se tiene la relación de la intensidad de la luz con la distancia. CONCLUSIONES El coeficiente de correlación o coeficiente de Pearson en este caso nos informa que la gráfica tiende a ser lineal puesto que su valor se aproxima a 1, además es un valor positivo, lo que quiere decir que su relación es positiva al aumentar la distancia, aumenta la raíz y son directamente proporcionales. Según la gráfica 1 se pudo determinar que la distancia al cuadrado es inversamente proporcional a la intensidad lumínica, ya que se encontró que hubo una relación lineal entre X (distancia) y
1 √i pd−i¿ pd
.
La intensidad lumínica que emite el bombillo LED se puede determinar debido a que la luz es una onda electromagnética y produce un fenómeno ondulatorio el cual hace posible que el fotodiodo pueda medir la corriente del LED. El porcentaje de error de esta práctica fue de 1.6%, y pudo ser ocasionado debido a factores como la imprecisión del multímetro cuando media el voltaje y la resistencia, y también debido a que el fotodiodo convierte cualquier fuente de luz en corriente y por lo tanto no se tiene la intensidad emitida únicamente por el LED
BIBLIOGRAFÍA
Física Universitaria - Sears - Zemansky - 12ava Edición Libro de apuntes (Cuaderno de física de calor y ondas)
