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
Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«ФІЗИКА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторних робіт для студентів усіх напрямів підготовки бакалаврів денної та заочної форм навчання Розділ “Геометрична та хвильова оптика” Київ ...»

-- [ Страница 2 ] --

Показник заломлення речовини визначається головним чином її природою. Але разом з тим він залежить від зовнішніх умов - температури і тиску. Зміна зовнішніх умов сприяє зміні густини речовини, що зумовлює зміну показника заломлення. Як правило, із збільшенням густини показник заломлення збільшується.

Теоретичні дослідження, а також дослідні дані показують, що показник заломлення n залежить від густини речовини r:

n2 - 1 = rR. (2.1) n2 + 2 Коефіцієнт R називається питомою рефракцією. Він характерний для даної речовини і практично не залежить від зовнішніх умов (температури, тиску) та агрегатного стану.

Слід зазначити, що показник заломлення речовини залежить також від її концентрації в розчині та довжини світлової хвилі, що проходить крізь неї.

Якщо температура досліджуваної речовини залишається постійною, то для вимірювань на вибраній довжині хвилі (l = const) можна побудувати залежність показника заломлення від концентрації речовини. Отже, вимірювання показника заломлення речовини дає можливість однозначно встановити концентрацію речовини в розчині.

Рефрактометрія - розділ оптики, який присвячений методам і засобам вимірювання показника заломлення різних середовищ. Вона набула поширення в харчовій промисловості для ідентифікації досліджуваних речовин, а також для оцінювання ступеня їх чистоти. Визначення

–  –  –

досліджуваної рідини, щоб утворився тонкий шар (приблизно 0,02 мм) при опусканні верхньої призми на нижню. Пучок світла після заломлення на грані А1С1 освітлювальної призми А1В1С1 падає на її грань А1В1, до якої торкається верхній шар рідини. Грань А1В1 є матовою, тому вона падаюче на неї світло розсіює в усіх напрямках. Після проходження рідини світло падає на грань АВ вимірювальної призми під різними кутами і (рис. 7, промені 1,2,3). При малих товщинах шару рідини між поверхнями призм кут і наближається до 90° і це - максимальне значення кута падіння променів на грань АВ (променів, що мають кут падіння більший ніж 90° бути не може).

Рис.7

Розглянемо точку О на грані АВ (рис. 7, )в яку падають промені 1,2,3 під різними кутами і (і1 і2 і3). Промінь 3, що проходить практично вздовж грані АВ (кут падіння і3 90°), виходячи з досліджуваної рідини, що має менший показник заломлення n1, падає на призму АВСD, з більшим показником заломлення n2 (n1 n2), та заломлюється в ній на грані АВ (промінь 3). Хід променів 4 та 4( граничних), зворотний до ходу променів у випадку повного внутрішнього відбивання, яке описано вище (рис. 6, в). При цьому кут заломлення променя 4 буде граничним для переходу призма - досліджувана речовина, показник заломлення якої nр згідно з формулою (2.3) пр = nскл siniгр. (2.5) де nскл - показник заломлення скла.

З рівняння (2.5) видно, що в разі зміни показника заломлення nр відповідно граничний кут iгр. Промінь 4, заломившись на грані ВС, пройде по межі світло-тінь (промінь 4), яка утворилась. Дійсно, якщо всі падаючи промені лежать в квадранті АОN і мають кути падіння в межах від 0 0 до 90 0, то кути заломлення цих променів лежать в межах від 0 до r4 ( що падав би під кутом 90 0).

Таким чином утворюється зона тіні ( заштрихована частина в квадранті NOB).

Оптична вісь зорової труби, що наведена на нескінченність, виставляється таким чином, що її напрямок співпадає з напрямком граничного променя. Тоді всі промені, що лежать в області NO3, утворять світлу область в правій частині відносно оптичної осі. Таким чином права половина поля зору буде світла. Оскільки в області ВО3 променів немає, то в полі зору зліва одержимо темну область.

Потрібне устаткування: рефрактометр ИРФ-454Б, набір пробірок з водними розчинами цукру, пробірка з дистильованою водою, фільтрувальний папір, піпетка.

Опис рефрактометра У лабораторній роботі використовується рефрактометр ИРФ-454Б (рис.

8), який призначений для вимірювання речовин з показником заломлення від 1,2 до 1,7.

Світло від джерела за допомогою дзеркала 1 спрямовується на верхню допоміжну робочу призму 2. На її нижній матовій грані 3 воно розсіюється в тонкому шарі досліджуваного розчину у вигляді пучка променів, що розходиться.

Заломлюючись на межі розчину та основної нижньої призми 4, світло виходить з вимірювальної призми у вигляді пучка і, пройшовши крізь додаткові поворотні призми, потрапляє в окуляр 10, де аналізується візуально.

Рис. 8

Вимірювання для прозорих рідин проводять у прохідному світлі, коли воно проходить крізь відчинене віконце освітлювальної (верхньої) призми (заслінка 9 відчинена), при цьому віконце вимірювальної призми закрите заслінкою 5 із дзеркалом.

У разі дослідження забарвлених та мутних проб вимірювання проводять у світлі, що відбивається. Для цього зачиняють заслінку 9 і відкидають заслінку 5, дзеркало якої допомагає спрямовувати світло у вимірювальну призму. При цьому темне та світле поля в зоровій трубі міняються місцями.

Далі вимірювання проводять так само, як і для прозорих рідин.

Порядок виконання роботи

1. Встановити джерело світла на деякій відстані від рефрактометра.

Можна також використовувати яскраве денне світло.

2. Встановити зразок (дисцільовану воду), для чого на чисту поліровану поверхню вимірювальної призми нанести скляною паличкою або піпеткою обережно, не торкаючись призми, дві - три краплі дистильованої води.

Опустити освітлювальну призму 2 за ручку 11 і притиснути її гачком 6 (див.

рис. 8).

3. Виміряти показник заломлення:

а) окуляр 10 сфокусувати так, щоб у полі зору було чітко видно перехрестя; для цього потрібно викрутити окуляр до упору та обертати його за напрямком руху годинникової стрілкою доти, доки перехрестя у верхній частині освітленого поля зору не буде чітко видно; одночасно з’являється зображення шкали відліку показника заломлення в нижній частині поля зору;

б) поворотом дзеркала 1 досягти найкращого освітлення шкали;

в) ввести у поле зору окуляра межу світлотіні, обертаючи нижній маховик 7 ;

г) обертаючи верхній маховик 8, домогтися зникнення забарвлення межової лінії (світло-тінь): дивлячись в окуляр 10, нижнім маховиком навести межу світлотіні точно на перехрестя і на шкалі показників заломлення прочитати відлік (ціна поділки шкали 1~ 10-3);

д) аналогічно виміряти показники заломлення усіх зразків. Отримані результати занести в таблицю 2.1;

е) усі вимірювання слід робити при температурі 15...25 °С. При цьому показник заломлення дистильованої води має значення в межах 1,3334...1,3325.

4. Обробити результати вимірювань для кожного зразка у такій послідовності:

а) обчислити середнє значення величини n

–  –  –

Примітка: При потребі для статистичого оброблення результатів вимірювань можна використати програму, яка занесена в ПЕОМ кафедри фізики. Назва файла відповідає номеру лабораторної роботи.

Контрольні запитання і завдання

1. Сформулюйте основні закони геометричної оптики та поясніть їх рисунками.

2. Який фізичний зміст абсолютного і відносного показників заломлення та від чого вони залежать?

3. В чому суть явища повного внутрішнього відбивання світла?

4. Поясніть, чому в полі зору рефрактометра ми спостерігаємо межу світлотіні.

5. В яких галузях харчової промисловості і з якою метою використовують рефрактометри?

Література: : [4, §115 ], [5, §4.1–4.14].

–  –  –

Основні теоретичні відомості Хвильова оптика - це розділ фізичної оптики, який вивчає явища, що можуть бути пояснені, виходячи із хвильових уявлень про природу світла. До основних таких явищ належать: інтерференція, дифракція, поляризація світла. Явища, які вивчаються у хвильовій оптиці, мають широке практичне застосування в різних галузях науки і техніки, у тому числі й у харчовій промисловості. Досить назвати такі методи аналізу різних харчових продуктів, як рефрактометрія і спектрофотометрія, поляриметрія та інтерферометрія.

Щоб зрозуміти ряд питань хвильової оптики, треба нагадати означення понять хвильової поверхні та хвильоого фронту. Геометричне місце точок, до яких в певний момент часу доходять коливання, називається хвильовим фронтом. Геометричне місце точок, що коливаються в однаковій фазі, називається хвильовою поверхнею.


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


В однорідному ізотропному середовищі випромінювання точкового джерела має сферичний хвильовий фронт ( сферична хвиля). Паралельному пучку променів відповідає фронт хвилі у вигляді площини, яка перпендикулярна до напрямку поширення хвилі ( плоска хвиля). Одже, форма фронту хвилі визначає тип хвилі.

Принцип Гюйгенса - Френеля - це основний постулат хвильової теорії, який пояснює механізм поширення світлових хвиль. Спочатку Х.Гюйгенс (1690 р.) запропонував простий спосіб визначення положення фронту хвилі у просторі в будь-який момент часу. Кожну точку фронту хвилі S(t) можна вважати центром вторинної сферичної хвилі, а нове положення фронту в будь-який інший момент часу S(t+Dt) є обвідною поверхнею до таких хвиль.

У 1815 р. О.Френель доповнив принципи Гюйгенса, ввівши поняття про когерентність та інтерференцію вторинних хвиль.

Світло з погляду його хвильової природи являє собою поперечні електромагнітні хвилі. Електромагнітна хвиля - це змінне електромагнітне поле, що поширюється у просторі. Швидкість його поширення у вакуумі с = 3 108 м/с, у речовині швидкість u с. Вектори напруженостей r r електричного Е і магнітного Н полів взаємно перпендикулярні, коливаються синфазно і лежать у площині, що перпендикулярна до вектора rr r r r швидкості хвилі u. Величини Е, Н та u утворюють правог Е винтову трійку взаємно перпендикулярних векторів (рис. 9).

Електромагнітна хвиля називається монохроматичною, якщо її вектори r r Е та Н та здійснюють гармонічні коливання однієї частоти, яка називається u частотою хвилі n. Довжина хвилі монохроматичного світла l =.

n

–  –  –

“Видимі” електромагнітні хвилі лежать у діапазоні довжин хвиль 3,9 10 м l 7,4 10–7 м.

–7 Інтенсивністю І електромагнітної хвилі називають енергію, що переноситься хвилею за одиницю часу крізь одиничну поверхню у напрямку нормалі до неї. Інтенсивність випромінювання І - це енергетична характеристика електромагнітного випромінювання; І ~ E0 2, де E0 амплітуда вектора напруженості електричного поля.

r r Якщо вектори Е та Н залежать тільки від часу та від однієї декартової координати, то електромагнітна хвиля є плоскою.

Рівняння плоскої монохроматичної хвилі, що поширюється вздовж додатного напрямку осі 0z (див. рис. 9), мають вигляд

–  –  –

e e 0 Е 2 = m m0 Н 2, де e 0, m 0 - електрична та магнітна сталі; m - магнітна проникність середовища, e - відносна діелектрична проникність середовища.

Хвильова природа світла проявляє себе найбільш виразно в явищах інтерференції, дифракції та поляризації хвиль.

1. ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ СВІТЛА

–  –  –

Інтерференція хвиль (від лат. interfere - змішувати) - це явище накладання двох або більше когерентних світлових хвиль, при якому відбуваються їх взаємне підсилення в одних точках простору та ослаблення в інших.

Когерентними називаються хвилі з однаковою частотою, постійною в r часі різницею фаз та однаковими напрямками коливань векторів Е (від лат.

cohaerentia - узгодженість, зв’язок). Стосовно коливань цей термін означає узгодженість між фазами коливань у різних точках простору в один і той самий момент часу або між фазами коливання в одній і тій самій точці в різні моменти часу.

Розглянемо інтерференцію двох когерентних хвиль від точкових джерел S1 та S 2 (рис. 10).

–  –  –

тобто коли на оптичній різниці ходу променів вкладатиметься непарна кількість півхвиль.

Для спостереження інтерференції необхідною умовою є умова когерентності хвиль. Природні джерела випромінюють потік некогерентних хвиль. Звичайно такими джерелами є дуже нагріті тіла. Енергія теплового руху збуджує атоми та молекули цих тіл, які, переходячи в стаціонарний стан, спонтанно випромінюють короткий пакет електромагнітних хвиль

-хвильовий цуг. Атом випромінює протягом дуже короткого проміжку часупорядку 10–8 с. При наступному акті випромінювання атома електромагнітна хвиля матиме іншу фазу. Оскільки різниця фаз між випромінюванням окремого атома в кожному новому акті випромінювання, а тим більше різниця фаз між випромінюванням двох незалежних атомів, хаотично змінюється, то світло природних джерел є некогерентним.

Виникає питання: як, користуючись звичайними некогерентними випромінювачами світла, створити когерентні пучки світла?

Одержання когерентних пучків виявляється можливим, якщо примусити хвильовий цуг, випромінений окремим атомом або групою близько розміщених атомів, інтерферувати сам із собою. Для цього хвилю, яка йде від одного джерела, розбивають на дві частини і спрямовують в одну й ту саму точку різними шляхами. Для практичної реалізації цього прийому існує багато способів - за допомогою екранів і щілин (дослід Юнга), дзеркал (бідзеркала Френеля), заломних тіл (біпризма Френеля, тонкі плівки) тощо.

–  –  –

ВИЗНАЧЕННЯ РАДІУСА КРИВИЗНИ ЛІНЗИ

ЗА ДОПОМОГОЮ КІЛЕЦЬ НЬЮТОНА

Мета роботи: ознайомитися з явищем інтерференції в тонких плівках та з використанням цього явища для визначення кривизни поверхонь.

Додаткові теоретичні відомості Основні теоретичні відомості до цієї лабораторної роботи наведені в розділі « Хвильова оптика» на с. 22 – 23 та « Інтерференція» на с. 23 – 26.

Одним із випадків інтерференції в тонких плівках є явище, відоме під назвою кілець Ньютона. Інтерференційні кільця Ньютона (або так звані кільця однакової товщини) виникають у разі освітлення плоско-опуклої лінзи великого радіуса кривизни, яка лежить опуклою поверхнею на плоскопаралельній скляній пластині. Між лінзою та пластиною залишається тонкий повітряний прошарок, товщина якого поступово збільшується від точки дотикання до країв. Цей повітряний прошарок і є “тонкою плівкою”.

Якщо на систему падатиме пучок паралельних променів монохроматичного світла, то світлові хвилі, відбиті від верхньої та нижньої меж прошарку, будуть інтерферувати, утворюючи картину концентричних світлих і темних кілець із темною плямою посередині.

Розрахуємо розмір кілець Ньютона у відбитому світлі.

Враховуючи малу кривизну лінзи, можна прийняти (рис. 11)

–  –  –



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 
Похожие работы:

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» Д.О. Воронович, І.В. Луньов, А.М. Охрімовський, О.В. Подшивалова ЕЛЕКТРИКА Й МАГНЕТИЗМ Навчальний посібник до лабораторного практикуму Харків «ХАІ» 2011 УДК [53 + 537 + 537.6] (076.5) Е45 Рецензенти: д-р фіз.-мат. наук, проф. М.І. Гришанов, доц. В.П. Олефір Воронович, Д. О. E45 Електрика й магнетизм [Текст]: навч. посіб. до лаб. практикуму / Д.О....»

«НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені М.П.ДРАГОМАНОВА ТОМАЩУК Олексій Петрович УДК 517(07):371.13 ПРОФЕСІЙНА СПРЯМОВАНІСТЬ ВИКЛАДАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО АНАЛІЗУ В УМОВАХ ДИФЕРЕНЦІЙОВАНОЇ ПІДГОТОВКИ ВЧИТЕЛЯ МАТЕМАТИКИ 13.00.02 – теорія та методика навчання математики Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук Київ–1999 Дисертацією є рукопис. Робота виконана в Національному педагогічному університеті імені М.П.Драгоманова, Міністерство освіти України....»

«УДК 54+53(477)«20» КУЙБІДА Віктор Віталійович, д-р іст. наук., доцент каф. біології, директор Ін-ту фізичного виховання та природознавства ДВНЗ «Переяслав-Хмельницький держ. пед. ун-т ім. Г. Сковороди» (м. Переяслав-Хмельницький) ХІМІЯ І ФІЗИКА ТА ЇХ ТЕРМІНОЛОГІЇ (СУЧАСНИЙ ЕТАП) Розвиток суспільства, науково-технічне зростання, посилення міжнародної співпраці, обмін інформацією у фізичній та хімічній галузях не можуть обійтися без термінологічної уніфікації і взаємопроникнення назв та понять у...»




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»