WWW.UK.X-PDF.RU

БЕЗКОШТОВНА ЕЛЕКТРОННА БІБЛІОТЕКА - Книги, видання, автореферати

 
<< HOME
CONTACTS




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы

Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы

«ВИКОРИСТАННЯ НАВЧАЛЬНОГО КОМПЛЕКТУ «СПЕКТРОМЕТР 01» В ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМІ З ОПТИКИ У ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ У статті розглянуто особливості роботи з програмним забезпеченням ...»

Ковальов Сергій

аспірант

Кіровоградського державного педагогічного

університету імені В. Винниченка

Величко Степан

доктор педагогічних наук, професор

Кіровоградського державного педагогічного

університету імені В. Винниченка

ВИКОРИСТАННЯ НАВЧАЛЬНОГО КОМПЛЕКТУ «СПЕКТРОМЕТР

01» В ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМІ З ОПТИКИ У ВИЩИХ

НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ

У статті розглянуто особливості роботи з програмним забезпеченням «Спектрометр 01.ехе», що використовується в навчальному процесі з фізики у ВНЗ. На прикладі лабораторної роботи «Вивчення дифракційної гратки»

розглянуто виконання експериментальних завдань за допомогою навчального спектрального комплекту «Спектрометр 01».

Ключові слова: фізичний практикум, ІКТ, спектральне обладнання.

В статье рассмотрены особенности работы с программным обеспечением «Спектрометр 01.ехе», которое используется в учебном процессе по физике в вузе. На примере лабораторной работы «Изучение дифракционной решетки» рассмотрено выполнение экспериментальных задач с помощью учебного спектрального комплекта «Спектрометр 01».

Ключевые слова: физический практикум, ИКТ, спектральное оборудование.

In the article the features of the software «Spectrometer 01.ehe» used in the learning process in physics in high school. For example laboratory work «Exploring diffraction grating» reviewed the implementation of the experimental tasks using spectral educational kit «FTS 01».

Key words: physical workshop, ICT, spectral equipment.

Провівши аналіз матеріально технічного оснащення фізичних лабораторій низки вищих навчальних закладів (ВНЗ) нашої країни, а також проаналізувавши роботи професора кафедри фізики та методики її викладання КДПУ [1], ми поставили за мету розробити навчальний комплект який відповідав би сучасному методичному і технічному рівню вивчення курсу загальної фізики, і зокрема оптичних випромінювань у ВНЗ. Впровадження ІКТ технологій у навчальний процес з фізики є дуже актуальним, оскільки дозволяє реалізувати: високий рівень наочності, автоматизацію виконання експериментальних досліджень; швидку високоточну обробку експериментальних даних; представлення інформації у відповідному логічному форматі, необхідному і зручному для спостерігача, а також ще ряд факторів, які сприяють підвищенню ефективності навчального процесу.

Розробка спектрального комплекту на основі ІКТ ще раз підкреслює актуальність вибраної нами проблеми дослідження, в результаті роботи над якою нам вдалося створити універсальний навчальний комплект «Спектрометр 01» до складу якого входить: спектрометр – «Спектрометр_01», програмне забезпечення орієнтоване на виконання фізичного експерименту, – «Спектрометр_01.ехе» та система методичного забезпечення, що в комплексі дозволяє виконувати низку робіт лабораторного практикуму з таких розділів курсу фізики як «Оптика» та «Квантова фізика».

Мета статті: розглянути особливості використання програмного забезпечення, що входить до спектрального комплекту «Спектрометр 01,» та проілюструвати його застосування при виконанні дослідження оптичного випромінювання та видів спектрів під час виконання лабораторного фізичного практикуму.

При вивченні дифракції світла та її застосування на практиці у курсі загальної фізики вивчається дифракційна гратка, фізична модель якої дозволяє розглянути частинний випадок складного механізму взаємодії світла з перешкодами. У навчальних програмах при вивченні даного матеріалу передбачена лабораторна робота «Вивчення дифракційної гратки». Основним завданням даної роботи є вивчення роботи дифракційної гратки та визначення її основних характеристик, а саме періоду, лінійної та кутової дисперсії.

Аналітично робота гратки описується за допомогою формули (1) та (2), які відповідають спостереженню максимуму та мінімуму на дифракційній картині [6]:

l = d sin(j ) к (1)

–  –  –

де к-номер зображення максимуму (мінімуму), який фокусується лінзою на екрані після проходження паралельного пучка світла через дифракційну гратку,

– довжина світлової хвилі, d – період гратки, – кут під яким спостерігається максимум (мінімум) на екрані.

–  –  –

де f – фокусна відстань лінзи, яка фокусує зображення дифракційної картини на екран, 1 та 2 це довжини хвиль, які відповідають крайнім ділянкам спектра, що не перекривається з сусідніми максимумами. Для першого максимуму, який не перекривається із сусідніми, дисперсійна область дорівнює різниці крайніх в спектрі довжин хвиль.

Для виконання даної роботи ми пропонуємо використати навчальний комплект «Спектрометр_01», який використовується в даному випадку як монохроматор. Рисунок установки з використання програмно керованого монохроматора показано на рис. 2.

Рис. 2. Схема розміщення оптичних елементів для виконання лабораторної роботи Монохроматичний пучок світла падає на лінзу Л1, що відіграє роль коліматора. Паралельний пучок, пройшовши дифракційну гратку, відхиляється на кут, який відповідає формулі і залежить від. У роботі використовується перший максимум. Для встановлення конкретної довжини хвилі використовується діалогове вікно «Ручний режим» програмного забезпечення «Спектрометр_01», що призначене для керування універсальним спектральним приладом «Спектрометр_01», який використовується в роботі як монохроматор. Вигляд вікна показано на рис. 3.

Рис. 3. Діалогове вікно для задавання довжини хвилі

–  –  –

Встановивши необхідне значення у полі «перейти до довжини хвилі» і натиснувши кнопку «Виконати», отримуємо на вихідному окулярі монохроматора заданий пучок світла. Для довжини хвилі можна визначити значення l та a у відповідності до рис. 1, а потім, скориставшись співвідношенням у прямокутному трикутнику, як показано на рис. 3, знайти tg(), а відповідно і sin(). Маючи відоме значення, sin() та номер максимуму к, можна за формулою 2.1 визначити період гратки.

Рис. 2.3. Прямокутний трикутник для визначення кута дисперсії

–  –  –

Вимірявши зміщення зображення лінії l на екрані при невеликих змінах довжини хвилі (=10-8 м), а також обрахувавши при цьому зміну кута, можна знайти за формулами (5) і (6) значення величин кутової та лінійної дисперсії і порівняти їх з тими, що були отримані за допомогою теоретичного розрахунку на основі (3) і (4).

Для дослідження дисперсійної області дифракційної гратки ми пропонуємо проаналізувати її перший максиму з урахуванням можливостей монохроматора та зробити відповідні висновки.

Поняття спектральної розділяючої відстані не має чіткого означення.

Для дифракційної решітки Релей запропонував такий критерій спектрального розділення: спектральні лінії з довжинами хвиль і ’ = + вважаються розділеними, якщо головний максимум дифракційної картини для однієї довжини хвилі збігається за своїм розміщенням з першим дифракційним мінімумом того самого порядку для другої довжини хвилі.

Ми пропонуємо для визначення роздільної здатності гратки при виконанні роботи визначати спектральну розділяючу віддаль як різницю довжин хвиль, між зображеннями яких на екрані знаходиться темна смуга з шириною, рівною половині товщини одного із зображень лінії (рис. 4).

Рис. 4. Графічна модель для визначення спектральної розділяючої віддалі для знаходження роздільної здатності Визначивши роздільну здатність дифракційної гратки для різних ділянок спектра, можна зробити висновок про залежність роздільної здатності R від довжини хвилі.

Виконання лабораторної роботи ми пропонуємо через реалізацію трьох завдань. У першому завданні студент визначає сталу дифракційної гратки, в другому-кутову та лінійну дисперсії, а в третьому відповідно область дисперсії та роздільну здатність гратки.

При виконанні роботи можна скористатись наступною інструкцією:

Вказівки до виконання роботи Завдання 1. Визначення сталої дифракційної решітки.

1. Включіть прилад, запустіть програму та проведіть автоматичний пошук координат.

2. Підключіть файл для налаштування правильної роботи спектрометра.

3. Під’єднайте до спектрометра світлодіод та розмістіть його у необхідному місці для освітлення вхідної щілини (на оптичній вісі).


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


4. У вікні напівавтоматичного керування приладом встановіть інтенсивність джерела світла на 100 %.

5. У фокусній площині окуляра (на оптичній вісі) спектрометра зафіксуйте обмежувальну щілину, яка надасть можливість отримати монохроматичне випромінювання, що відповідає положенню сканера.

6. Перпендикулярно до монохроматичного світла розмістіть дифракційну гратку, яку попередньо закріпіть у штативі.

7. Закріпивши у штативі збирну лінзу, розмістіть її паралельно дифракційній гратці на відстані h=10 мм.

8. Перемістіть сканер у положення =5600.

9. Переміщуючи екран паралельно дифракційні градці сфокусуйте зображення зеленої лінії.

10. Поверніть сканер на старт (в положення =3500).

11. Виконайте вимірювання відстані а від екрана до решітки та l від нульового та першого максимуму.

12. Переміщуючи сканер циклічно на =500, виконуйте вимірювання відстаней a та l, результати вимірювань занесіть до таблиці 1.

–  –  –

, 3500 4000 4500 5000 5500 6500 7000 7500 a, мм l, мм sin d, 10-8 м

13. Використовуючи співвідношення у прямокутному трикутнику обчисліть sin (кута між напрямками нульовий та перший максимуми).

14. Використовуючи (2.1), обчисліть для кожного випадку сталу дифракційної гратки.

15. Обчисліть середнє значення сталої дифракційної гратки та похибки вимірювання. Зробіть висновки.

Завдання 2. Визначення кутової та лінійної дисперсії дифракційної гратки, а також області дисперсії та роздільної здатності передбачає такі дії.

1. Використовуючи дані з таблиці 1 та величину фокусної відстані збирної лінзи (f=10 мм), обчисліть лінійну та кутову дисперсію дифракційної гратки за формулами (3) і (4), результати обчислень занесіть до таблиці Таблиця 2, 3500 4000 4500 5000 5500 6500 7000 7500 d, 10-8 м D Dлін

2. Обчисліть середнє значення лінійної та кутової дисперсії та похибки вимірювання. Зробіть висновки.

Завдання 3. Визначення області дисперсії та роздільної здатності дифракційної гратки.

Це завдання виконується у такій послідовності дій.

1. Встановивши сканер у крайнє (фіолетове) положення, виконайте покрокове (50 координат) переміщення до моменту, коли на екрані з’явиться перший максимум дифракційної картини, та зафіксуйте довжину хвилі, що відповідає даному положенню сканера.

2. Переміщуючи сканер в інше крайнє (червоне) положення, зафіксуйте останню довжину хвилі, для якої на екрані є ще видимим дифракційний максимум.

3. Обчисліть область дисперсії дифракційної гратки та порівняйте її з діапазоном оптичного випромінювання монохроматора, зробіть висновки.

4. Перемістіть сканер в точку = 600 нм і виміряйте ширину лінії максимуму на екрані, а за допомогою олівця позначте її положення.

5. Виконуючи покрокове переміщення сканера (на 2 координати), перемістіть максимум в таке положення, при якому між ним і попереднім зображенням точно вміщувалася б темна смуга із шириною, рівною половині ширини зображення максимуму. Зафіксуйте довжину хвилі, на яку вказуватиме сканер за відповідного переміщення.

6. На основі отриманих даних про 1 та 2 обрахуйте та відповідну роздільну здатність гратки для = 600 нм за допомогою формули (6).

7. Виконайте пункти 4 – 6 для = 500 нм і = 400 нм, а результати вимірювань і обчислень занесіть до таблиці 3.

–  –  –

8. Зробіть висновки про залежність роздільної здатності дифракційної гратки R від довжини хвилі.

При виконанні лабораторної роботи «Вивчення дифракційної гратки» з використанням навчального комплекту «Спектрометр_01» новизною є можливість дослідження таких характеристик гратки, як роздільна здатність, дисперсійна область, кутова та лінійна дисперсії з урахуванням будь-яких кутів дисперсії.

Підвищення ефективності виконання роботи також досягається за рахунок використання ІКТ технології, а зокрема програмно керованого монохроматора, який забезпечує точне вимірювання довжини хвилі світлового пучка. У порівнянні із класичним виконанням даної роботи зростай наочність постановки експерименту, а саме можливість спостереження окремо максимумів різних довжин хвиль та їх зміщення при динамічній зміні У статті розглянуто використання програмного забезпечення «Спектрометр_01.ехе» для керування спектральним обладнанням, що входить до навчального комплекту «Спектрометр 01». Одночасно розглянуто використання функції програмно-керованого монохроматора якою володіє розроблений нами спектрометр, що дозволяє виконати лабораторну роботу «Вивчення дифракційної гратки» на більш високому рівні постановки фізичного експерименту та дослідження параметрів дифракційної гратки.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Величко С. П. Розвиток системи навчального експерименту та обладнання 1.

з фізики у середній школі / Величко С. П. – Кіровоград, 1998. – 302 с.

Величко С. П. Удосконалення навчального експерименту та обладнання із 2.

спектрального аналізу / Величко С. П. Ковальов С. Г. // Зб. наук. праць

Камянець-Подільськ ун-ту / ред. колегія: П. С. Атаманчук та ін. – Серія:

педагогічна. – Камянець-Подільськ, 2010. – Вип. 16. – С. 140–142.

Величко С. П. Реалізація засобів ІКТ у створенні сучасного спектрального 3.

обладнання з фізики / Величко С. П. Ковальов С. Г. // Зб. наук. праць Уманського ун-ту / гол. ред.: М. Т. Мартинюк. – Умань : ПП Жовтий, 2011. – Ч. 3. – 326 с.

Гончаренко С. У. Фізика : підручник для 11 кл. серед загальноосв. Шк. / 4.

Гончаренко С. У. – К. :Освіта, 2002. – 319 с.

Оптика и атомная физика. Лабораторный практикум по физике / отв. Ред.:

5.

проф. Р. И. Солоухин. – Новосибирск : Наука, 1976. – 454 с.

6. Velychko S. Some features of creating modern spectral equipments for educational and practical goals / Velychko S., Kovalyov S. // Editorial-in-Chif Roman Davydov: The advanced science open access journal april 2011. Office 2868, P. O. Box 6945, London W1A 6US, United KinGdom, 2011. – 91 p.



Похожие работы:

«Харків Видавнича група «Основа» ББК 74.262.22 + 22.3 Г32 Гельфгат І. М., Петракова М. О. Г32 Усі уроки фізики. 7 клас / Гельфгат І. М., Петракова М. О. — Х.: Вид. група. «Основа», 2007.— 144 с. ISBN 978-966-333-574-2. В посібнику надані методичні рекомендації щодо проведення уроків фізики в 7 класі загальноосвітніх навчальних закладів за програмою 12-річної школи. Розглянуто питання планування та організації навчально-виховного процесу з фізики, проведення лабораторних робіт, здійснення...»

«В.о. тадеєв Геометрія Геометричні тіла. Векторно-координатний метод у стереометрії клас 11 Підручник для навчання математиці на академічному і профільному рівнях в загальноосвітніх навчальних закладах Підручник для учнів, які прагнуть знати більше, та вчителів, які хочуть вчити краще Рекомендовано Міністерством освіти і науки України ТЕРНОПІЛЬ НАВЧАЛЬНА КНИГА — БОГДАН ББК 22.1я72 74.262.21 Т13 Рецензенти: доктор фізико-математичних наук, професор Київського національного університету ім. Тараса...»

«1.ПІБ Косенко Сергій Ілліч 2. Назва Каскадна параметризація розподілу за множинністю в непружних p p та ррвзаємодіях в інтервалі енергій в с.ц.м. s = 20 1800 ГеВ 3. Спеціальність 01.04.16-фізика атомного ядра, елементарних частинок високих енергій 4. Місце роботи Одеський національний політехнічний університет 5. Де виконана дисертація Одеський національний політехнічний університет 6. Науковий керівник Русов Віталій Данилович, д.ф-м.н., професор 7. Опоненти Прокопець Геннадій Олександрович,...»

«Міністерство освіти і науки України Донбаська державна машинобудівна академія В.М.Костенко Р.В.Баржеєв МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК до лабораторних робіт з дисципліни Фізика (для студентів заочної форми навчання) Затверджено на засіданні вченої ради ДДМА Протокол № від Краматорськ 200 ББК 22. УДК КРецензенти: Надточий В.А., доцент, зав. кафедри фізики Слав’янського державного педагогічного університету; Чальцева І.В., доцент кафедри прикладної математики та обчислювальної техніки Краматорського...»

«УДК: 551. 582. 1 (477) О.Г. Татарчук, М.Б. Барабаш ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОСТОРОВО-ЧАСОВОГО РОЗПОДІЛУ СУХОВІЇВ НА ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ В УМОВАХ СУЧАСНОГО КЛІМАТУ Досліджено тенденцію зміни просторово-часового розподілу суховіїв в умовах потепління глобального клімату. Проаналізовано фактори, які обумовили сучасні особливості їх виникнення та розподілу. У зв’язку з глобальним потеплінням клімату Землі, як відзначалося на конференціях Сторін Конвенції ООН з питань боротьби з опустелюванням (грудень 2000 р....»

«ІНСТИТУТ РЕГІОНАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАН УКРАЇНИ у 2011 році Львів – 2012 Інститут регіональних досліджень НАН України у 2011 році: Інформаційне видання. – Львів, 2012. – 88. с. Видання містить інформацію про напрями та тематику досліджень, наукові публікації та основні результати діяльності Інституту регіональних досліджень Національної академії наук України у 2011 р. Для економістів, науковців, працівників органів державної влади та місцевого самоврядування, а також всіх, хто цікавиться...»

«ДЕРЖАВНА САНІТАРНО-ЕПІДЕМІОЛОГІЧНА СЛУЖБА УКРАЇНИ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ щодо застосування засобу Санодез комбі з метою дезінфекції Київ – 2011 ЗАТВЕРДЖУЮ Головний державний санітарний лікар України _ А.М.Пономаренко _ 2011 р. №_ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ щодо застосування засобу Санодез комбі з метою дезінфекції 1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ 1.1. Повна назва засобу – дезінфекційний засіб Санодез комбі. 1.2. Фірма виробник ТзОВ СаноМарк (Україна) за ТУ У 24.2з змінами № 1 до них. 1.3. Склад засобу, вміст діючих...»

«ІІ ЗАГАЛЬНО УНІВЕРСИТЕТСЬКА СТУДЕНТСЬКА НАУКОВА КОНФЕРЕНЦІЯ ЗАСТОСУВАННЯ ВИЩОЇ МАТЕМАТИКИ В ГАЛУЗІ ЗВ’ЯЗКУ-2006 13 березня 2006 року Київ ДУІКТ Міністерство транспорту та зв’язку України Міністерство освіти і науки України ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ Кафедра вищої математики ІІ ЗАГАЛЬНО УНІВЕРСИТЕТСЬКА СТУДЕНТСЬКА НАУКОВА КОНФЕРЕНЦІЯ ЗАСТОСУВАННЯ ВИЩОЇ МАТЕМАТИКИ В ГАЛУЗІ ЗВ’ЯЗКУ 2006 13 березня 2006 року ПРАЦІ КОНФЕРЕНЦІЇ Київ ДУІКТ ПРОГРАМНИЙ КОМІТЕТ Голова –...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ФІЗИКА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторних робіт для студентів усіх напрямів підготовки бакалаврів денної та заочної форм навчання Розділ “Геометрична та хвильова оптика” Київ НУХТ 2011 Фізика: Метод. вказівки до викон. лаборатор. робіт для студ. усіх напрямів підготовки бакалаврів ден. та заоч. форм навч. Розд. “Геометрична та хвильова оптика” / Уклад.: А.М. Король, Г.І.Бондар, Н.В....»

«УДК 615.327.07:663.64](477.83) № держреєстрації 0110U001949 Інв. № Міністерство охорони здоров’я України Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології (Укр НДІ МР та К) 65014, м. Одеса, пров. Лермонтовський, 6 тел. (048) 722-35-68 ЗАТВЕРДЖУЮ Директор Укр НДІ МР та К д.мед.н., проф. К.Д.Бабов “”2010 р. ЗВІТ ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ МЕДИКО-БІОЛОГІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕРМІНУ ПРИДАТНОСТІ ДО СПОЖИВАННЯ МІНЕРАЛЬНОЇ ВОДИ „ШУМИЛІВСЬКА” (НЕГАЗОВАНОЇ ТА СЛАБОГАЗОВАНОЇ),...»




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы


 
2013 www.uk.x-pdf.ru - «Безкоштовна електронна бібліотека»