TI/Pracownia wykorzystania zasobów internetowych/QTIPLOT – PROGRAM DO ANALIZY I WIZUALIZACJI DANYCH

Zadanie 1

Uruchom program QtiPlot. Używając opcji Import ASCII (zakładka File =>Import) wczytaj dane dotyczące pomiarów absorpcji światła laserowego przez szklane filtry (dane otrzymałaś/eś emailem, znajdziesz je także w Tabeli Figure 1 na końcu). Nazwij odpowiednie kolumny tak jak w tabeli Figure 1, a jednostki wpisz jako Comment. Przypisz kolumnom ich „przeznaczenie” (x, y, dx, dy). Zmian tych możesz dokonać klikając na nagłówek z nazwą kolumny lub Table => Column Options. Zapamiętaj projekt (File => Save Project As).

Zadanie 2

Zakładając, że na powierzchni filtra odbija się ok. 4% promieniowania, oblicz wartość absorbancji i jej niepewności dla każdego z filtrów. Pomocne będą zakładki Table => Add Column oraz Table => Set Column Values.

Zadanie 3

Wykonaj wykres [math]A(l)[/math] (absorbancja w funkcji grubości filtra) w postaci niepołączonych punktów (Plot => Scatter). Nanieś na wykres również niepewności absorbancji (Graph => Add Error Bars). Nazwij odpowiednio osie, dobierz skalę, znaczniki przedziałów na osiach skieruj do wnętrza, wybierz krój i kolor punktów, zatytułuj rysunek. Zapamiętaj projekt.

Zadanie 4

Do danych doświadczalnych dopasuj zależność liniową (Analysis => Fit Linear). Zmień kolor, krój i grubość linii. Umieść na rysunku w czytelnej formie parametry dopasowania prostej (Graph => Add Text). Usuń legendę. Zapamiętaj projekt.

Zadanie 5

Wyprowadź zależność łączącą [math]\nicefrac{U}{0,96*U_0}[/math] i l. Dopasuj ją do danych doświadczalnych. Najpierw stwórz nową kolumnę, zawierającą wartości doświadczalne [math]\nicefrac{U}{0,96*U_0}[/math]. Wykonaj wykres [math]\nicefrac{U}{0,96*U_0}[/math] w funkcji l. Następnie zdefiniuj funkcję, którą chcesz dopasować (Analysis => Fit Wizard, Category => User defined, Save), zaznacz „Fit with selected user function” i przejdź do „Fitting Session”. Wprowadź startowe wartości parametrów, sprawdź czy podałeś dobre dane do dopasowania i wciśnij „Fit”. Popraw i zapamiętaj rysunek.

Figure 1: Zależność napięcia na fotodiodzie [math]U[/math] po przejściu wiązki lasera przez szklany filtr w funkcji grubości filtra l. [math]U_0[/math] to napięcie zmierzone przed umieszczeniem danego filtra w wiązce lasera, [math]u_{U_0}[/math] i [math]u_U[/math] to odpowiednio niepewności [math]U_0[/math] i [math]U[/math].

[math]\unit{l }{[mm]} [/math]	[math]\unit{U_0}{ [V]}[/math]	[math]\unit{u_{U_0}}{ [V] }[/math]	[math]\unit{U}{ [V]}[/math]	[math]\unit{u_U}{ [V]}[/math]
1,03	6,85	0,155	3,49	0,05095
2,5	6,88	0,155	1,49	0,02208
3,86	6,87	0,155	0,664	0,01016
4,82	6,85	0,155	0,402	0,00638
6,56	6,85	0,155	0,1482	0,00272
7,7	6,85	0,155	0,0737	0,00164
8,73	6,58	0,155	0,0386	0,00113
10,2	6,59	0,155	0,0165	8,15507E-4
11,38	6,59	0,155	0,0085	7,00037E-4
12,52	6,58	0,155	0,0046	6,43746E-4

Napięcie na fotodiodzie (odczytane za pomocą woltomierza) jest wprost proporcjonalne do natężenia światła padającego na fotodiodę => [math]\nicefrac{U_0}U = \nicefrac{I_0}I[/math], gdzie [math]I_0[/math] to natężenie światła padającego, a I — natężenie światła po przejściu przez filtr.

Prawo Lamberta-Beera opisuje pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego przy przechodzeniu przez ośrodek absorbujący:

[math]\log\left(\frac{I_0}I\right) = A = \alpha cl[/math],

gdzie [math]A = \log\left(\frac{I_0}I\right)[/math] to wielkość zwana absorbancją, [math]\alpha[/math] — współczynnik absorpcji, a c — koncentracja substancji absorbującej.