Лабораторные работы по физике Примеры выполнения задания

Лабораторные работы физика
  • Измерение показателя преломления жидкости рефрактометром
  • Дисперсия света
  • Определение процентного содержания белка в молоке
  • Интерференция света
  • Интерференция света в тонких пленках
  • Определение радиуса кривизны линзы с помощью кроец Ньютона
  • Определение малых разностей показателей преломления интерферометром
  • Естественный и поляризованный свет
  • Поляризация при отражении и преломлении
  • Вращение плоскости поляризации
  • Эксперементальная проверка закона Малюса
  • Определение показателя преломления вещества
  • Изучение эффекта Фарадея
  • Изучение внутренних напряжений в твердых телах оптическим методом
  • Дифракция света
  • Метод зон Френелях
  • Дифракция от прямоугольной щели .
  • Дифракционная решетка
  • Определение длины световой волны
  • Законы поглащения света
  •  Квантовая природа света Тепловое излучение тел
  • Оптическая пирометрия
  • Определение постоянной Стефана-Больцмана
  • Определение температуры нити кинолампы
  • Изучение внешнего фотоэффекта
  • Определить красную границу фотоэффекта
  • Применение универсального фотометра ФМ-56
  • Волновая и квантовая оптика
  • Явление полного внутреннего отражения.
  • Принцип Гюйгенса.
  • Метод Юнга. Получение интерференционной картины
  • Интерференция света в тонких пленках
  • Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.
  • Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
  • Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке
  • Естественный и поляризованный свет
  • Поляризация света при двойном лучепреломлении
  • Анализ плоскополяризованного света. Закон Малюса
  • Искусственная оптическая анизотропия
  • Взаимодействие элетромагнитных волн с веществом
  • Тепловое излучение тел
  • Квантовый характер излучения
  • Фотоэлектрический эффект
  •  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 310

    СНЯТИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГЛОЩЕНИЯ РАСТВОРА

    С ПОМОЩЬЮ КАЛОРИМЕТРА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРАЦИОННГО

    КФК – 2

     Метод анализа, основанный на сравнении интенсивности окрасок исследуемого и стандартного растворов, называется калориметрическим. В основе его лежит закон Бугера-Ламберта-Беера:

    I = I0 · 10-εcd,

    где I – интенсивность светового потока, прошедшего через раствор; I0 – интенсивность падающего светового потока; d – толщина слоя раствора, см; c – концентрация раствора, г моль/ л; ε – молярный коэффициент погашения.

    УСТРОЙСТВО И РАБОТА КАЛОРИМЕТРА

    Принцип действия

    Принцип измерения пропускания состоит в том, что на фотоприемник направляются поочередно световые потоки: полный I0 и прошедший через исследуемую среду I и определяется отношение этих потоков. Отношение потоков есть пропускание исследуемого раствора :

    ,

    На калориметре это отношение определяется следующим образом. Вначале в световой пучок помещают кювету с растворителем или контрольным раствором. Изменением чувствительности калориметра добиваются, чтобы отсчет по шкале пропускания калориметра n1 был равен 100 дел. Таким образом, полный световой поток I0 условно принимается равным 100%. Затем в световой пучок помещают кювету с исследуемым раствором. Полученный отсчет n2 по шкале пропускания калориметра будет соответствовать I. Следовательно, пропускание исследуемого раствора в процентах будет равно n2, то есть:

    Т( %) = n 2.

    Оптическая плотность D определяется по формуле:

    .


    СХЕМА ОПТИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ (рис. 1)

    Нить лампы 1 конденсором 2 изображается в плоскости диафрагмы 3 . Это изображение объективом 4,5 переносится в плоскость, отстоящую от объектива на расстоянии. Кювета 10 с исследуемым раствором вводится в световой пучок между защитными стеклами 9, 11. Для выделения узких участков спектра излучения лампы в калориметре предусмотрены цветные светофильтры 8.

    Теплозащитный светофильтр 6 введен в световой пучок при работе в видимой области спектра (400 – 490 нм). Для ослабления светового потока при работе в спектральном диапазоне 400 - 540 нм установлены нейтральные светофильтры 7.

    Фотоприемники работают в разных областях спектра: фотоэлемент Ф-2617 в области спектра 315 – 540 нм, фотодиод ФД-7К12 в области спектра 590 – 980 нм.

    Пластина 15 делит световой поток на два: 10% светового потока направляется на фотодиод ФД-7К и 90% - на фотоэлемент Ф-26.

    Для уравнивания фототоков, снимаемых с фотоприемника ФД-7К при работе с различными цветными светофильтрами, перед ним установлен светофильтр 14 из цветного стекла СЗС-16.

    Для более равномерной освещенности фотоприемников введены матовые стекла 13 и 16.

    ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ

    Внешний вид калориметра представлен на рис 2.

    Шкала микроамперметра 1 проградуирована в величинах пропускания Т и оптической плотности Д. Светофильтры в световой пучок вводятся с помощью ручки 2. Переключение кювет в световом пучке производится поворотом ручки 3 до упора. При открытой крышке 4 кюветного отделения шторка закрывает окно перед фотоприемником.

    Переключение фотоприемников ФД-7К и Ф-26 к входу усилителя постоянного тока осуществляется с помощью переключателя 5, имеющего шесть различных положений. В первых трех положениях, обозначенных "3","2","1" черным цветом, работает фотоприемник Ф-26. При этом обеспечивается изменение чувствительности электрической схемы в отношениях примерно 1:1, 1:3, 1:9. Во вторых трех положениях переключателя 5, обозначенных цифрами "1","2","3" красным цветом, фотоприемник Ф-26 отключается и подключается фотодиод ФД-7К. При переходе от "1" к "2" и "3" (красный цвет) чувствительность электрической схемы изменяется 1:9, 1:3, 1:1.

    Ручки 6 и 7 (соответственно грубо и точно) служат для установки пропускания на 100%.

    При измерении со светофильтрами 315, 364, 400, 490, 540 нм, отмеченными на лицевой панели (ручка 2) черным цветом, ручку "Чувствительность" устанавливают в одно из положений "1","2","3", отмеченных на лицевой панели также черным цветом.

    При измерении со светофильтрами 590, 670, 750, 870, 980 нм, отмеченными красным цветом (ручка 2), ручку "Чувствительность" устанавливают в одном из положений, отмеченных красным цветом.

    При открытой крышке кюветного отделения в кюветодержатель 1 (рис. 3) устанавливают кювету с растворителем или контрольным раствором, а в кюветодержатель 2 – кювету с исследуемым раствором.

    Упражнение 1. Снятие спектральной характеристики поглощения раствора

    Включить калориметр в сеть 220 В. Прогреть в течение 1*5 минут. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто.

    Установить минимальную чувствительнось калориметра. Для этого ручку "Чувствительность" установить в положение "1", ручку "Установка 100" "Грубо" – в крайнее левое положение.

    Введите светофильтр 315 нм.

    В кюветодержатель 1 поместить кювету с растворителем.

    В кюветодержатель 2 – кювету с исследуемым раствором.

    Ручку 3 (рис. 2) установите в положение "1".

    Закройте крышку кюветного отделения.

    Ручками "Чувствительность" и "Установка 100" "Грубо" и "Точно" установите отсчет 100 по верхней шкале микроамперметра.

    Ручку 3 установите в положение "2". Тем самым кювета с растворителем заменяется на кювету с исследуемым раствором.

    Снимите отсчет по шкале калориметра соответствующий коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах и по шкале Д в единицах оптической плотности.

    Измерение повторите еще 2 раза. Все значения, а также среднее арифметическое для трех запишите в таблицу 1.

    Включите следующий светофильтр и, выждав 1 минуту, повторите пункты 6 – 11. Помните, что при работе со светофильтрами, отмеченными красным цветом, ручка "Чувствительность" также устанавливается в одно из положений, отмеченных красным, и наоборот.

    По полученным данным постройте спектральную характеристику поглощения раствора в форме двух зависимостей:

    D = f (λ), T = f (λ ).

    Таблица 1

    № опыта

    λ эфф., нм

    Т(%)

    Т ср

    D

    D ср

    1

    315

    2

    364

    3

    400

    4

    440

    5

    490

    6

    540

    7

    590

    8

    670

    9

    750

    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    Коэффициенты поглощения, пропускания и отражение света.

    Закон Бугера – Ламберта.

    Окраска тел в проходящем и отраженном свете.

    Закон Беера, его физическое содержание.

    Объединенный закон Бугера – Ламберта – Беера.

    Спектральная характеристика вещества.

    Понятие калориметрического метода анализа, основной закон этого метода критерий применимости.

    Оптическая схема и принцип действия фотокалориметра.

    Оптическая плотность. Зависимость оптической плотности раствора от концентрации.

    Методическое описание для работ N 313(1), 313(а)

    Интерференция света