Измерения и вычисления

Измерить микрометром истинную толщину пластинки H в том месте, где нанесены штрихи, и записать ее значение в миллиметрах.

Определить кажущуюся толщину пластинки h. Для этого:

1. вращать рукоятку микрометрического винта от себя до упора. При этом тубус микроскопа опускается, а микрометрический винт установится на нулевое деление.

б) с помощью рукоятки перемещения тубуса (находится ниже микрометрического винта) добиться четкого изображения видимого в микроскоп штриха, нанесенного на нижнюю поверхность стеклянной пластинки.

в) вращением микрометрического винта навести на резкое изображение штриха, нанесенного на верхнюю поверхность пластинки. Если теперь опускать тубус микроскопа, вращая микрометрический винт до упора, то мы опять увидим четкое изображение штриха на нижней поверхности стеклянной пластинки. При этом необходимо отсчитать число m делений в неполном обороте барабана (при вращении от начального положения до нуля) и число полных оборотов до упора N.

Очевидно

h = (NZ+ 0,002 m) мм

где N – число полных оборотов барабана винта;

Z = 0,002·50 – шаг винта;

50 – число делений в одном полном обороте винта;

0,002 – цена одного деления барабана винта;

m – число делений в неполном обороте барабана.

Как видно, за один полный оборот барабана микрометрического винта тубус микроскопа перемещается на Z = 0,1 мм.

Вычислить показатель преломления стекла по формуле

Измерения истинной и кажущейся толщины пластинки произвести 5 раз. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу

№ п/п	Н,мм	Отсчет микрометрич. винта		h = (NZ + + 0,002 m) мм	Показатель преломления n	<n>	<Δn>  S	nист = <n>± n
		N	m
1. 2. 3. 4. 5.

Контрольные вопросы

1. Сформулировать законы отражения и преломления света.

2. Что такое абсолютный и относительный показатель преломления?

3. Микроскоп, его значение для биологии. Ход лучей в микроскопе.

Лабораторная работа № 18 определение концентрации окрашенных растворов с помощью фотоколориметра кфк-2

Цель работы: 1. Изучить принцип измерения поглощения света с помощью фотоколориметра КФК-2, научиться измерять коэффициенты пропускания и оптические плотности растворов. Построить градуировочную кривую – зависимость оптической плотности раствора от концентрации растворенного вещества. Определить неизвестную концентрацию раствора.

Приборы и принадлежности: 1. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2. Набор растворов с известными концентрациями соли.

2. Раствор с неизвестной концентрацией.

Описание установки и краткая теория

При прохождении электромагнитной волны через вещество заряженные частицы вещества начинают совершать вынужденные колебания под действием электрического поля электромагнитной волны. Энергия электромагнитной волны, затрачиваемая на возбуждение колебаний, частично возвращается в виде излучения вторичных волн, испускаемых движущимися заряженными частицами, а частично переходит в другие формы энергии, например, в энергию движения атомов, т.е. во внутреннюю энергию вещества. Интенсивность света при прохождении через вещество при этом уменьшается - происходит поглощение света. Поглощение наиболее сильно в случае, когда частота света равна частоте собственных колебаний электрических зарядов (при резонансе максимальны амплитуда вынужденных колебаний заряженных частиц, их скорости и силы сопротивления, пропорциональные скорости). Следует отметить, что если речь идет о поглощении света видимого или ультрафиолетового диапазона, то в первую очередь должны учитываться колебания электронов, так как лишь наиболее легкие заряженные частицы способны совершать колебания со столь высокой частотой ( ~ 10¹⁴ c^-1).

Проходящий через вещество световой поток не только поглощается, но и рассеивается на оптических неоднородностях среды, вызванных флуктуациями и присутствием инородных тел (в мутных средах). Однако это рассеяние лишь изменяет направление распространения света, но не влияет на суммарную интенсивность световых волн. Истинное поглощение связано с преобразованием энергии излучения в другие виды энергии и обычно приводит к возрастанию температуры среды. Поглощение света характеризуется экспоненциальным законом убывания его интенсивности при увеличении слоя вещества, через который прошел свет.

Действительно, пусть на слой вещества толщинойd падает пучок света интенсивностью I₀ (рис.1).

Рис. 1

После прохождения поглощающего слоя толщиной x интенсивность света станет равной I_x . Опыт показывает, что ослабление света пропорционально толщине слоя и интенсивности падающего на него светового потока. Поэтому при прохождении светом слоя толщиной dx изменение интенсивности

dI_x = - k_I_xd (1)

где k_ - коэффициент пропорциональности (коэффициент поглощения света), зависящий от вещества и длины волны  . Знак минус указывает на ослабление света.

Разделив в (1) переменные и проинтегрировав полученное равенство от 0 до d, получим, что интенсивность излучения, прошедшего через весь слой вещества

(2)

Формула (2) справедлива в том случае, когда k_ не зависит от интенсивности света, падающего на поглощающий слой (случай линейной оптики).Эта формула носит название закона Бугера (рис.2).

Рис. 2.

Физический смысл коэффициента поглощения k_ легко определить из того условия, что уменьшение интенсивности света в e раз () происходит при длине поглощающего слоя. Из (2) может быть вычислен коэффициент поглощения

(3)

Для этого нужно измерить интенсивность света, падающего на вещество I₀ , и вышедшего из него I. Но ослабление света обычно происходит не только за счет процессов поглощения, но и рассеяния, отражения от граней и т.д. В данной работе ослабление пучка за счет этих факторов компенсируется в процессе измерений (регулировками “Чувствительность”, “Грубо”, “Точно”).

Следует отметить, что значение k_ сильно зависит от длины светового пучка. Измеряя зависимость k_ от , можно получить информацию об энергетической структуре вещества.

Из (3) следует, что коэффициент поглощения пропорционален величине , которая называетсяоптической плотностью вещества. Она имеет тот же физический смысл, что и коэффициент поглощения, но относится ко всей толщине слоя, т.к. D = k_d.

Для случая раствора поглощающего вещества в прозрачном растворителе коэффициент поглощения k_ прямо пропорционален концентрации растворенного вещества, т.е.

k_ = A_ C (4)

Коэффициент пропорциональности A_ есть величина постоянная, не зависящая от концентрации, и носит название молекулярного коэффициента поглощения. Выражение (4). Выражение (4) носит название закона Беера.

С учетом (4) закон Бугера примет вид:

I = I₀ e^-Acd