Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Пределы: Метод. указ./ Составители: С.Ф. Гаврикова, И.В. Касымова.–Новокузнецк: ГОУ ВПО «СибГИУ», 2003 (3)
(Методические материалы)

Значок файла Салихов В.А. Основы научных исследований в экономике минерального сырья: Учеб. пособие / СибГИУ. – Новокузнецк, 2004. – 124 с. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Дмитрин В.П., Маринченко В.И. Механизированные комплексы для очистных работ. Учебное посо-бие/СибГИУ - Новокузнецк, 2003. – 112 с. (5)
(Методические материалы)

Значок файла Шпайхер Е. Д., Салихов В. А. Месторождения полезных ископаемых и их разведка: Учебное пособие. –2-е изд., перераб. и доп. / СибГИУ. - Новокузнецк, 2003. - 239 с. (4)
(Методические материалы)

Значок файла МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ Для студентов специальности "Металлургия цветных металлов" (2)
(Методические материалы)

Значок файла Учебное пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Управление производством» Специальность «Металлургия черных металлов» (110100), специализация «Электрометаллургия» (110103) (2)
(Методические материалы)

Значок файла Контрольные задания по математике для студентов заочного факультета. 1 семестр. Контрольные работы №1, №2, №3/Сост.: С.А.Лактионов, С.Ф.Гаврикова, М.С.Волошина, М.И.Журавлева, Н.Д.Калюкина : СибГИУ. –Новокузнецк, 2004.-31с. (6)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Изучение законов поглощения света с помощью фотометра

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА С ПОМОЩЬЮ ФОТОМЕТРА 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение явления поглощения света веществом и определение ко-эффициента поглощения с помощью визуально-фотоэлектрического фотометра. 2 БИБЛИОГРАФИЯ 1 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.2: Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Оптика.- М.: Наука, 1989.- 496 с. 2 Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1998.- 542 с. 3 Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики.- М.: Высш. шк., 1970.- 448 с. 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энер-гии световой волны при прохождении ее через вещество. Энергия све-та возбуждает колебания электронов, излучающих затем вторичные волны, а частично переходит во внутреннюю энергию, в результате че-го вещество нагревается. Пусть монохроматический свет с интенсивностью I0 и длиной вол-ны ? падает параллельным пучком нормально к поверхности погло-щающего тела (рисунок 1). Уменьшение интенсивности света при про-хождении слоя вещества толщиной dl пропорционально интенсивности света, падающего на этот слой, и толщине слоя - dI? =k? I? dl ???? Коэффициент k?? зависит от свойств поглощающего вещества и длины волны света и не зависит от интенсивности света и толщины по-глощающего слоя. Проинтегрируем уравнение (1), предварительно разделив переменные , ln I - ln I0 = -k??l, откуда . (2) Эта формула носит название закона Бугера. Из закона Бугера видно, что численно коэффициент поглощения – величина обратная толщине слоя вещества, при прохождении которого интенсивность света уменьшается в е раз. Рисунок 1 Зависимость k???? называ-ется спектром поглощения (рисунок 2). У прозрачных тел полосы поглощения лежат, в основном, в области инфра-красных и ультрафиолетовых участков спектра, а у окрашен-ных - в соответствующих участках видимой области спектра. Например, красным является стекло, слабо поглощающее красные и оранжевые лучи и хорошо поглощающее зеленые, синие и фиолетовые. Рисунок 2 Одноатомные газы и пары металлов, в которых атомы расположены на значительных расстояния друг от друга, имеют максимумы поглощения для очень узких спектральных областей (10-12...10-11 м), соответствующих частотам собственных колебаний электронов в атомах, т.е. у них линейчатый спектр поглощения. Спектр поглощения отдельных молекул, определяемый еще и колебаниями атомов в молекулах, характеризуется полосами поглощения (примерно 10-10...10-7 м). Металлы имеют большой коэффициент поглощения (105...107 м-1) и непрозрачны для света. Это обусловлено наличием большого количе-ства свободных электронов, движущихся под действием электрическо-го поля световой волны, т.е. возникают быстропеременные токи, со-провождающиеся выделением джоулевой теплоты. Поэтому энергия световой волны быстро уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию. Чем выше проводимость металла, тем сильнее в нем погло-щение света. Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (10-1...10-3м-1). Диэлектрики имеют сравнительно широкие полосы поглощения, т.е. сплошной спектр поглощения, однако, в определенных интервалах длин волн наблюдается селективное поглощение и k???резко возрастает. Это связано с тем, что в диэлектриках почти нет свободных электро-нов и поглощение света обусловлено явлением резонанса при вынуж-денных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлек-трика. Зависимостью коэффициента поглощения от длины волны объясня-ется и окрашенность поглощающих тел. Идеально белым называется такое тело, у которого коэффициент отражения равен 1, поэтому коэф-фициент отражения r (это отношение интенсивности отраженного све-та к интенсивности падающего) характеризует степень белизны, а ко-эффициент поглощения - степень черноты тела. Отношение интенсивности прошедшего через вещество света к ин-тенсивности падающего называется коэффициентом пропускания: . Если тело непрозрачно, то t = 0 и r + k???????Величина D=lg назы-вается оптической плотностью данной среды. Оптическая плот-ность, равная 1, соответствует 10% пропускания света, равная 2 - 1% и т.д. Из и имеем или . 4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ 1 Визуально-фотоэлектрический фотометр ФМ-58. 2 Лабораторный стенд. 3 Исследуемые образцы. 4 Блок питания. 5 ОПИСАНИЕ ПРИБОРА В основу устройства фотометра положен принцип уравнивания двух световых потоков путем изменения одного из них с помощью диафрагмы с переменным отверстием. Оптическая схема визуально - фотоэлектрического фотометра ФМ - 58 изображена на рисунке 3. Свет от лампы накаливания 1 отражается от зеркал 2, проходит через конденсоры 3 и молочные или матовые рассеиватели 4 и, выходя из осветителя двумя параллельными пучками I и II, попадает в прибор через диафрагмы 5, степень раскрытия кото-рых регулируется барабанами 6. Отсчет по шкалам измерительных ба-рабанов производится с помощью индексов. Для удобства шкалы ба-рабанов освещаются и над ними помещены лупы. Затем пучки лучей проходят через объективы 7 и ромбические призмы 8, после чего по-падают на бипризму 11. Действие бипризмы заключается в том, что она сводит два пучка к оси окуляра, причем часть правого пучка, попа-дая на левую половину бипризмы, создает яркость левой половины по-ля зрения, а другая часть, попадающая на правую половину бипризмы, отклоняется в сторону и поглощается внутри прибора. Левый пучок проходит аналогично. Между ромбическими призмами и бипризмой расположен диск с одиннадцатью светофильтрами. Рисунок 3 При выходе из окуляра 15 световые пучки попадают в глаз наб-людателя. Окуляр снабжен кольцом, с помощью которого производит-ся установка на резкость линии раздела поля зрения. На корпус окуля-ра надет эбонитовый наглазник, для удобства имеется и второй глухой наглазник, который может закрыть неработающий глаз. При фотоэлектрическом методе измерений в оптическую схему с помощью рукоятки, которую нужно оттянуть на себя, а затем поста-вить в верхнее положение, вводится призма - клин 9. В этом случае пучки света, отразившись от зеркал 12 и пройдя матовые стекла 13, па-дают на фотоэлементы 14, подключенные по дифференциальной схе-ме, в результате чего на сетки усилительной лампы подается напряже-ние разности фототоков. Нулевым индикатором является гальвано-метр. Стрелка гальванометра стоит на нуле в том случае, когда фото-токи равны и, следовательно, равны потоки света, падающие на фото-элементы. Когда диафрагмы одинаково раскрыты и освещены, яркость обеих половин поля зрения одинакова. Если на пути одного из пучков света поместить поглощающее вещество, то фотометрическое равновесие нарушится. Для его восстановления нужно уменьшить диафрагму, че-рез которую проходит второй пучок света. На измерительных бараба-нах нанесены две шкалы - черная и красная. Черная показывает в про-центах отношение площади отверстия диафрагмы при данном ее рас-крытии к пощади при ее максимальном раскрытии. Т.к. световой по-ток равномерного пучка света, проходящего через диафрагму, про-порционален площади ее раскрытия, то отношение площадей отвер-стий диафрагмы дает отношение световых потоков. Следовательно, показания черной шкалы барабана дают непосредственно коэффициент пропускания (или отражения r) для данного образца в процентах. По красной шкале определяют оптическую плотность образца. Фотометры предназначены для измерения коэффициентов пропус-кания твердых и жидких прозрачных сред, коэффициентов яркости света рассеивающих образцов и их блеска. Их применяют в оптической и текстильной промышленности, бумажном и кожевенном про-изводстве. В химических клинических лабораториях с их помощью производят количественные анализы различных веществ колориметрическим методом. 6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ I Определение коэффициента поглощения прозрачного образца 1 Включить установку. 2 Включить через трансформатор лампу осветителя и освещения шкал. 3 Установить переключатель светофильтров в положение 12 (сво-бодное отверстие). 4 Правый барабан установить на деление 100 по черной шкале, а левым барабаном уравнять обе половины поля зрения по яркости. По-вторить это пять раз и вычислить среднее значение показаний левого барабана при фотометрическом равновесии. Установить на барабане это значение. 5 Исследуемый образец поместить на предметный столик под левой диафрагмой, при этом правая половина поля зрения потемнеет. Вращая правый барабан, добиться фотометрического равновесия и снять от-счет Di по красной шкале правого барабана. Проделать это пять раз и найти среднее арифметическое значение . 6 По формуле вычислить коэффициент поглощения исследуемого образца (d - толщина образца). 7 Определить абсолютные погрешности оптической плотности и среднюю абсолютную погрешность . 8 По формуле найти абсолютную погрешность коэффициента поглощения и относи-тельную погрешность . Окончательный результат запи-сать в виде . 9 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1. Таблица 1 d, м ?d, м Di ?Di k, м-1 ?k, м-1 ?, % 10 Повторить действия пунктов 5, 6 со светофильтрами №1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11 и заполнить таблицу 2. Таблица 2 Номер фильтра ?•10-7, м D1 D2 D3 k?, м-1 1 4 2 4,43 3 4,9 4 5,4 5 5,82 6 6,1 10 6,65 11 7,26 11 По данным табл. 2 построить график зависимости коэффициента поглощения от длины световой волны k? = f(?). II Изучение зависимости оптической плотности от толщины погло-щающего слоя 1 Измерить толщину образцов, изготовленных из одного и того же вещества. 2 Определить оптическую плотность этих образцов. 3 Проверить зависимость D = A d (A = k / 2,3), т.е. A = D /d= const. 4 Сделать вывод о том, как зависит оптическая плотность от тол-щины поглощающего слоя. Таблица 3 Номер образца d1, м d2, м d3, м D1 D2 D3 III Изучение зависимости коэффициента пропускания от толщины поглощающего слоя 1 Для всех образцов различной толщины, но из одного вещества, определить по черной шкале коэффициенты пропускания t. Значения толщины образцов взять из предыдущего опыта. 2 Графически изобразить зависимость коэффициента пропускания от толщины поглощающего слоя. Таблица 4 Номер образца d, м t1, % t2, % t3, % , % 7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Объясните механизм взаимодействия света с веществом. 2 Получите закон Бугера. 3 Что называется коэффициентом поглощения, пропускания, оптичес-кой плотностью вещества? 4 От чего зависит коэффициент поглощения? 5 Чем объясняется различная окрашенность тел? 6 Начертите оптическую схему фотометра и объясните принцип его действия. 7 Для каких целей применяется фотометр?

Размер файла: 128 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров