Знаете ли вы, что вы можете использовать смартфон в качестве научного инструмента для исследования окружающего мира? Смартфоны содержат множество встроенных электронных датчиков, которые могут измерять такие явления, как звук, свет, движение и многое другое. В этом упражнении вы будете использовать датчик освещенности на телефоне или планшете, чтобы проверить яркость света от разных источников света и местоположений. Насколько яркая лампа для чтения в вашей гостиной по сравнению с прямыми солнечными лучами? Попробуйте это занятие, чтобы узнать!
Измерение вещей вокруг вас, таких как расстояние, вероятно, довольно знакомо. Единицы измерения, такие как дюймы или сантиметры, могут описывать расстояние между одной точкой и другой. Но в окружающем нас мире есть много других качеств, которые мы также можем превратить в измеримые величины. Например, знаете ли вы, что вы можете измерить свет? Вы можете описать уровни света относительно других вещей, таких как «темнота как ночь» или «ярче солнца», но вы, вероятно, не будете использовать число. Но так же, как вам может понадобиться линейка для измерения расстояния, вы можете использовать инструмент для измерения точных единиц света.
Свет можно измерять разными способами. Одна единица измерения называется люксом, которая описывает, сколько света падает на определенную область.
Вот где смартфон пригодится. Уже давно существуют автономные люксметры (например, для использования в фотографии), устройства с датчиком освещенности и экраном, который отображает уровни освещенности в люксах. Однако современные смартфоны и планшеты, как правило, содержат встроенные датчики освещения, которые используются для автоматической регулировки яркости экрана в зависимости от уровня освещенности.Многие телефоны могут запускать приложения, которые будут отображать световые показатели в люксах. Чтобы узнать больше об уровнях освещенности в окружающем вас мире, найдите смартфон или планшет и начните измерять!
Нам понадобиться:
- Смартфон или планшет с доступом в интернет
- Различные источники света
- Линейка
Попросите взрослого помочь вам найти приложение «Люксметр» или «Люксметр» на смартфоне или планшете. Убедитесь, что приложение работает: переместите свой телефон из темной комнаты в светлую комнату или поднесите его близко к лампочке (лампочки тоже горячие и яркие, поэтому будьте осторожны), и вы должны увидеть, как цифры колеблются ,
Найдите датчик света на вашем устройстве. Обычно это верхняя часть на передней панели телефона (сторона с экраном). Вы можете сделать это, проведя кончиком пальца по поверхности телефона, когда ваше приложение люксметра открыто. Когда ваш палец накрывает датчик освещенности, показания должны упасть. Убедитесь, что вы случайно не накрыли датчик во время выполнения упражнения.
Проверьте, как показания люкс изменяются с расстоянием от фиксированного источника света. Теперь сравните разные источники искусственного освещения на одном расстоянии. Вы можете использовать линейку для этого или любого другого удобного предмета. Как фонарик сравнивается с лампочкой? А как насчет света от экрана телевизора или компьютера? Какой источник света в вашем доме самый яркий? Самый тусклый?
Наконец измерьте уровни окружающего освещения в разных местах. Выключите все источники искусственного света.
Наблюдаем результаты.
- Вы, наверное, заметили, как резко меняется люкс с расстоянием от источника света. Вы можете прочитать только несколько десятков или сотен люкс, когда находитесь через всю комнату от лампочки, но если вы поднесете свой телефон прямо к лампочке, показания могут исчисляться тысячами или даже десятками тысяч. Это из-за математического отношения, называемого законом обратных квадратов. Когда свет расширяется наружу от источника, количество света, попадающего в каждую область, очень быстро падает. Солнце так далеко, что может показаться удивительным, что показания люкс под прямыми солнечными лучами так высоки (в десятках тысяч люкс). Это дает нам ощущение того, насколько ярким является само солнце!
- Если вы попытались наклонить свой телефон, вы могли заметить, что показания уменьшились, даже если расстояние вашего телефона от источника света не изменилось. Угол наклона поверхности относительно источника света также определяет, сколько света попадает на него, потому что свет распространяется по прямой линии. Поверхность, перпендикулярная (под углом 90 градусов) световым лучам, будет собирать наибольшее количество света. Вот почему важно, чтобы солнечные панели были направлены прямо на Солнце, и почему полюса Земли получают меньше света (и холоднее), чем экватор.
- Наличие единицы измерения и устройства для ее измерения может быть полезно для более точного определения и сравнения различных сред. Например, вы можете обнаружить, что определенный диапазон люксов наиболее удобен для чтения книг. Эти измерения можно использовать для проектирования зданий, таких как школы, чтобы обеспечить достаточное количество света для различных областей и видов деятельности.
