Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Зимняя И.А. КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании (3)
(Статьи)

Значок файла Кашкин В.Б. Введение в теорию коммуникации: Учеб. пособие. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. – 175 с. (4)
(Книги)

Значок файла ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА: НОВЫЕ СТАНДАРТЫ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (4)
(Статьи)

Значок файла Клуб общения как форма развития коммуникативной компетенции в школе I вида (10)
(Рефераты)

Значок файла П.П. Гайденко. ИСТОРИЯ ГРЕЧЕСКОЙ ФИЛОСОФИИ В ЕЕ СВЯЗИ С НАУКОЙ (11)
(Статьи)

Значок файла Второй Российский культурологический конгресс с международным участием «Культурное многообразие: от прошлого к будущему»: Программа. Тезисы докладов и сообщений. — Санкт-Петербург: ЭЙДОС, АСТЕРИОН, 2008. — 560 с. (13)
(Статьи)

Значок файла М.В. СОКОЛОВА Историческая память в контексте междисциплинарных исследований (13)
(Статьи)

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