Лабораторная работа измерение длины световой волны: Измерение длины световой волны

Содержание

Урок 53. Лабораторная работа 13. Определение длины волны светового излучения с помощью дифракционной решётки

Тема: Определение длины волны светового излучения с помощью дифракционной решётки

Цель: Познакомиться на опыте с явлением многолучевой интерференции световых волн. Используя решётку с известным расстоянием между штрихами измерить длину волны светового излучения.

Оборудование:

  1. Штатив.
  2. Дифракционная решётка 100 штрихов на мм.
  3. Измерительная лента.

Теория

Дифракция волн - огибание волнами различных препятствий (неоднородностей).

Препятствия нарушают прямолинейность распространения фронта волны.

Дифракция волн свойственна всякому волновому движению; проявляется особенно отчетливо в случаях, когда размеры препятствий меньше длины волны или сравнимы с ней, однако проявляется всегда. Для увеличения яркости дифракционной картины нужно пропускать свет через несколько параллельных щелей. В этом случае кроме явления дифракции будет происходить ещё и явление интерференции, т.к. лучи, идущие от всех лучей, оказываются когерентными.

Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Большое число параллельных и очень близко расположенных узких щелей, которые пропускают или отражают свет, называют дифракционной решёткой.

Дифракционные решетки с различным числом щелей на 1 мм:

Параллельный пучок света с длиной волны λ, проходя через дифракционную решётку, вследствие дифракции за решёткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину:

Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие максимума:

   

Условие максимума: на разности хода волн укладывается четное число полуволн (целое число длин волн): Δ=k·λ,  (1)

где  Δ=АС - разность хода волн; λ - длина световой волны; k - номер максимума.

Центральный максимум (в точке О) называют

нулевым; для него Δ=0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков. Условие возникновения максимума можно записать иначе:

d·sinφ=k·λ

где k=0; ± 1; ± 2; ± 3...

Здесь d - период дифракционной решётки в мм, φ - угол, под которым виден световой максимум k-го порядка в точке N на расстоянии а от нулевого максимума, а λ - длина волны.

Так как углы дифракции малы, то для них можно принять: sinφ ≈ tgφ, а tgφ=a/b.

Поэтому:  , и искомая длина световой волны равна  (2)

В данной работе формулу (2) используют для вычисления длины световой волны.

Из условия максимума следует sinφ=(k·λ)/d .

   Пусть k=1, тогда sinφкркр/d и sinφфф/d.

   Известно, что λкрф следовательно sinφкр>sinφфТ.к. y= sinφф - функция возрастающая, то 

φкрф

   Поэтому фиолетовый цвет в дифракционном спектре располагается ближе к центру.

Между максимумами расположены минимумы освещенности. Чем больше общее число щелей и чем ближе друг к другу они расположены, тем более широкими промежутками разделены максимумы.

Картина дифракции лазерного излучения красно цвета на решётках с различным числом щелей на 1 мм:

Ход работы

  1. Перенести рисунок в тетрадь.

 

  1. Подготовить таблицу для записи результатов измерений:

Порядок спектра,

цвет

k

Постоянная 
решётки,

d

мм

Расстояние от решётки до экрана,

b

мм

Расстояние от нулевого максимума до максимума 

k-порядка

а

мм

Длина волны,

нм

Средняя длина волны

нм

Относительная погрешность
измерения

δ

%

1-ый, красный

1:100=0,001

         

2-ой, красный

1:100=0,001

     

1-ый, фиолетовый

1:100=0,001

         

2-ой, фиолетовый

1:100=0,001

 
 
 
  1. Укрепить в штативе линейку с экраном и закрепить на направляющей линейки дифракционную решётку.
  2. Установить расстояние от решётки до экрана 40 см (b).Результат записать в таблицу.
  3. Смотря через дифракционную решётку, направить прибор на источник света. Пронаблюдать спектр:

Измерить на экране расстояние а между нулевым максимумом и максимумом 1-го  порядка для красного света.  Результат записать в таблицу.

  1. Измерить на экране расстояние а между нулевым максимумом и максимумом 2-го порядка для красного света. Результат записать в таблицу.
  2. Повторить опыт, измерив на экране расстояние а между нулевым максимумом и максимумом 1-го и 2-го порядка для фиолетового света. Результат записать в таблицу.
  3. По формуле   рассчитать длину волны излучения.
  4. Найти среднее значение длины волны светового излучения для красного λкр ср=( λкр1+λкр2)/2
     и фиолетового света   .λф ср=( λф1+λф2)/2 

 

  1. Зная истинное значение длины волны лазерного излучения , рассчитать относительную погрешность измерений:

δ=( λкр ср λкр табл)/λкр табл *100%       и δ=( λф ср λф табл)/λф табл *100%

Диапазон длин волн, нм

Красный 625—740 нм (λкр табл= 680 нм)

Фиолетовый 380—440 нм (λф табл = 410 нм)

  1. Записать вывод по результатам выполненной работы.
  2. Ответить письменно на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Какие волны называются когерентными?
  2. В чём заключается явление дифракции?
  3. Какие свойства света подтверждает дифракция света?
  4. При каких условиях наблюдается дифракция света?
  5. Как образуется дифракционный спектр?
  6. Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума?
  7. В чём разница в дифракционных картинах решёток с 50 и 300 штрихами на одном миллиметре?

Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

Дифракция света. Лекция 4.2.

Дифракция света Лекция 4.2. Дифракция света Дифракция - совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями (края экранов, малые отверстия) и связанных с отклонениями

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ НА ЩЕЛИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

Подробнее

Дифракция лазерного излучения

0050. Дифракция лазерного излучения Цель работы: Определение ширины щели и постоянной дифракционных решеток по дифракционным картинам на экране наблюдения Требуемое оборудование: Модульный учебный комплекс

Подробнее

16. Принцип Гюйгенса-Френеля Зоны Френеля

16. Принцип Гюйгенса-Френеля Из геометрической оптики известно, что волна распространяется в пространстве прямолинейно. Если на пути волны встречается препятствие, то за препятствием должна образовываться

Подробнее

, (5) ϕ (6) φ φ φ. kλ sin = 1 d

Методические указания к выполнению лабораторной работы 3..3 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ОТ ЩЕЛИ В ЛУЧАХ ЛАЗЕРА Степанова Л.Ф. Волновая оптика: Методические указания к выполнению лабораторных работ по физике / Л.Ф.

Подробнее

Оптика. Дифракция света

Оптика. Дифракция света Лекция 4 Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры экспериментальной физики Дифракция света Дифракция отклонение распространения волн от законов геометрической оптики вблизи

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

Подробнее

3.ДИФРАКЦИЯ СВЕТА. Рис.3.1

3.ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Дифракция,

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРАУНГОФЕРА

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.7 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРАУНГОФЕРА

Подробнее

Интерференция Дифракция. Волновая оптика

Интерференция Дифракция Волновая оптика Основные законы оптики Закон прямолинейного распространения света Свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно Закон независимости световых пучков

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРЕНЕЛЯ

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.6 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРЕНЕЛЯ

Подробнее

Дифракция Френеля на круглом отверстии

Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д.Ушинского Лаборатория оптики В.К. Мухин Лабораторная работа 6 Дифракция Френеля на круглом отверстии Ярославль 013 Оглавление Литература:...

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 12 ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

ЛЕКЦИЯ 12 ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Явление дифракции света. Принцип Гюйгенса Френеля Зоны Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Дифракция Фраунгофера на щели 1. Явление дифракции волн Дифракция (от лат.

Подробнее

Тема 2. Дифракция света

Тема 2. Дифракция света Задачи для самостоятельного решения. Задача 1. Между точечным источником света и экраном поместили диафрагму с круглым отверстием, радиус которого r можно менять. Расстояния от

Подробнее

РАБОТА 3.02 ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

РАБОТА 3.0 ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Задача 1. Исследовать дифракцию света в параллельных лучах на щели.. По известной длине волны источника света определить ширину щели, длину волны неизвестного источника света.

Подробнее

ФИЗИКА, ч. 3 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1-4

ФИЗИКА, ч. 3 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1-4 Вариант 1 1. На щель шириной 0,1 мм нормально падает пучок монохроматического света длиной волны 500 нм. Дифракционная картина наблюдается на экране, находящемся

Подробнее

Исследование дифракции света

Исследование дифракции света Липовская М.Ю., Яшин Ю.П. Введение. Свет может проявлять себя либо как волна, либо как поток частиц, что носит название корпускулярно - волнового дуализма. Интерференция и

Подробнее

Интерференция световых волн

Интерференция световых волн Интерференция возникает при наложении волн, создаваемых двумя или несколькими источниками, колеблющимися с одинаковыми частотами и некоторой постоянной разностью фаз Такие источники

Подробнее

Лабораторная работа "Измерение длины световой волны"

Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа "Измерение длины световой волны"»

Лабораторная работа №6

«Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Белян Л.Ф.,

учитель физики

МБОУ «СОШ № 46»

город Братск

2016 г

Цель работы:

Продолжить формирование представлений о явлении дифракции.

Изучить способ определения длины световой волны с помощью дифракционной решетки с известным периодом.

k =-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3

Оборудование:

1.Линейка

2.Дифракционная решетка

3. Экран с узкой вертикальной щелью посредине

4. Источник света – лазер (монохроматический источник света)

Дифракционная решетка

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

а - ширина прозрачных полос

b - ширина непрозрачных полос

d = a + b

d - период дифракционной решетки

Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.

Вывод рабочей формулы:

Максимум

света

b

φ

a

Решетка

Экран

d sin φ = k λ

т.к. углы малы, то

sin φ = tg φ , тогда

Таблица измерений

Порядок спектра

в

a

1

м

d

2

м

м

3

10 -9 м

ср

10 -9 м

ВЫЧИСЛЕНИЯ:

d =

1 . =

2. =

3. =

ср =

Табличные значения:

λ кр = 760 нм

В выводе сравнить измеренные значения длины волны и табличные.

Контрольные вопросы:

1. Как изменяется расстояние между максимумами дифракционной картины при удалении экрана от решетки?

  2. Сколько порядков спектра можно получить от дифракционных  решеток используемых в работе?

РЕСУРСЫ:

Физика. 11 класс.   Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.

Учебник для общеобразовательных учреждений.

Базовый и профильный уровни.

http://ege-study.ru/difrakciya-sveta/

http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm

http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph20/theory.html#.WGEjg1WLTIU

http://uchteh.ru/mschool/1493/2271/2333.html

Лабораторная работа номер 6 измерение длины световой. Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

Лабораторная работа №2 (решеба, ответы) по физике 11 класс - Определение световой волны с помощью дифракционной решётки

2. Установите экран на расстоянии L ~ 45-50 см от дифракционной решётки. ИзмерьтеL не менее 5 раз, рассчитайте среднее значение . Данные занесите в таблицу.

5. Рассчитайте средние значения. Данные занесите в таблицу.

6. Рассчитайте период d решётки, запишите его значение в таблицу.

7. По измеренному расстоянию от центра щели в экране до положения красного края спектра и расстоянию от дифракционной решётки до экрана вычислите sin0кр, под которым наблюдается соответствующая полоса спектра.

8. Вычислите длину волны, соответствующую красной границе воспринимаемого глазом спектра.

9. Определите длину волны для фиолетового края спектра.

10. Рассчитайте абсолютные погрешности измерений расстояний L и l.

L = 0.0005 м + 0.0005 м = 0.001 м
l = 0.0005 м + 0.0005 м = 0.001 м

11. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерения длин волн.

Ответы на контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия дифракционной решётки.

Принцип действия такой же, как и призмы - отклонение проходящего света на определённый угол. Угол зависит от длины волны падающего света. Чем больше длина волны, тем больше угол. Представляет собой систему из одинаковых параллельных щелей в плоском непрозрачном экране.

Нажмите, чтобы увеличить

2. Укажите порядок следования основных цветов в дифракционном спектре?

В дифракционном спектре: фиолетовый, синий, голубой, зелёный, жёлтый, оранжевый и красный.

3. Как изменится дифракционный спектр, если использовать решётку с периодом, в 2 раза большим, чем в вашем опыте? В 2 раза меньшим?

Спектр в общем случае есть частотное распределение. Пространственная частота - величина, обратная периоду. Отсюда очевидно, что увеличение периода вдвое приводит к сжатию спектра, а уменьшение спектра приведёт к растяжению спектра вдвое.

Выводы: дифракционная решётка позволяет очень точно измерить длину световой волны.

Лабораторная работа № 43

Раздел 5. Оптика

Тема 5.2. Волновые свойства света

Название лабораторной работы: определение длины световой волны с помощью дифракционной решётки

Учебная цель: получить дифракционный спектр, определить длины световых волн разного цвета

Учебные задачи: наблюдать интерференционную картину, получить спектры первого и второго порядков, определить видимые границы спектра фиолетового света и красного света, вычислить их длины волн.

Правила безопасности: правила проведения в кабинете во время выполнения практического занятия

Норма времени: 2 часа

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: измерять длину световой волны, делать выводы на основе экспериментальных данных

знать: устройство дифракционной решётки, период решётки, условия образования максимумов

Обеспеченность занятия

Методические указания по выполнению лабораторного занятия

Лабораторная тетрадь, карандаш, линейка, прибор для определения длины световой волны, подставка для прибора, дифракционная решётка, источник света.

Порядок проведения занятия: работа индивидуальная

Теоретическое обоснование

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решётку, вследствие дифракции за решёткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. Максимумы света наблюдаются в точках экрана. Для которых выполняется условие: = n (1)

 - разность хода волн;  - длина световой волны, n – номер максимума. Центральный максимум называют нулевым: для него  = 0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков.

Условие возникновения максимума (1) можно записать иначе: n = d Sin

Рисунок 1

Здесь d – период дифракционной решётки,  - угол, под которым виден

световой максимум (угол дифракции). Так как углы дифракции малы, то для них можно принять Sin  = tg , а tg  = a/b рисунок 1, поэтому n = d а/ b (2)

Эту формулу используют для определения длины световой волны.

В результате измерений было установлено, что для красного света λкр = 8 10-7 м, а для фиолетового - λф = 4 10-7 м.

В природе нет никаких красок, есть лишь волны разных длин волн

Анализ формулы (1) показывает, сто положение световых максимумов зависит от длины волны монохроматического света: чем больше длина волны. Тем дальше максимум от нулевого.

Белый свет по составу – сложный. Нулевой максимум для него - белая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор цветных

полос, совокупность которых называют спектром  и  рисунок 2

Рисунок 2

Прибор состоит из бруска со шкалой 1, стержнем 2, винта 3 (можно регулировать брусок под разными углами). Вдоль бруска в боковых пазах можно перемещать ползунок 4 с экраном 5. К концу бруска прикреплена рамка 6, в которую вставляют дифракционную решётку, рисунок 3

Рисунок 4

Рисунок 3 дифракционная решётка

Дифракционная решётка разлагает свет в спектр и позволяет точно определить длины световых волн

Рисунок 5

Порядок выполнения работы

    Собрать установку, рисунок 6

    Установить источник света, включить его.

    Смотря через дифракционную решётку, направить прибор на лампу так, чтобы через окно экрана прибора была видна нить лампы

    Экран установить на возможно большем расстоянии от дифракционной решётки.

    Измерить по шкале бруска расстояние «b от экрана прибора до дифракционной решётки.

    Определить расстояние от нулевого деления (0) шкалы экрана до середины фиолетовой полосы как слева «а л », так и справа «а п » для спектров  порядка, рисунок 4 и вычислить среднее значение, а ср

    Опыт повторить со спектром  порядка.

    Такие же измерения выполнить для красных полос дифракционного спектра.

    Вычислить по формуле (2) длину волны фиолетового света для спектров  и  порядков, длину волны красного света  и  порядков.

    Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1

    Сделать вывод

Таблица №1

Период дифракционной

решётки d мм

Порядок спектра

Расстояние от

дифракционной

решётки до экрана

Границы спектра фиолетового

Границы спектра красного

Длина световой

Красного

Излучения

Фиолетового

Излучения

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторному занятию

    Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а максимум высших порядков – набор цветных полос?

    Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума?

    В каких точках экрана получаются , ,  максимумы?

    Какой вид имеет интерференционная картина в случае монохроматического света?

    В каких точках экрана получается световой минимум?

    Чему равна разность хода светового излучения (= 0,49 мкм), дающего 2-й максимум в дифракционном спектре? Определите частоту этого излучения

    Дифракционная решётка и её параметры.

    Определения интерференции и дифракции света.

    Условия максимумов света от дифракционной решётки.

    По окончанию практической работы студент должен представить: - Выполненную в лабораторной тетради работу в соответствии с вышеуказанными требованиями.
    Список литературы:

    В. Ф. Дмитриева Физика для профессий и специальностей технического профиля М.: ИД Академия – 2016

    Р. А. Дондукова Руководство по проведению лабораторных работ по физике для СПО М.: Высшая школа,2000

    Лабораторные работы по физике с вопросами и заданиями

О. М. Тарасов М.: ФОРУМ-ИНФА-М, 2015

Лабораторная работа №6.

Измерение световой волны.

Оборудование: дифракционная решетка с периодом 1/100 мм или 1/50 мм.

Схема установки:

  1. Держатель.

  2. Черный экран.

    Узкая вертикальная щель.

Цель работы: экспериментальное определение световой волны с помощью дифракционной решетки.

Теоретическая часть:

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными помежутками.

Источник

Длина волны определяется по формуле:

Где d – период решетки

k – порядок спектра

    Угол, под котором наблюдается максимум света

Уравнение дифракционной решетки:

Поскольку углы, под которыми наблюдается максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 5 , можно вместо синусов углов использовать их тангенсы.

Следовательно,

Расстояние а отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра.

Окончательная формула для определения длины волны имеет вид

В этой работе погрешность измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределенности выбора середины части спектра.

Примерный ход работы:

    b=8 см, a=1 м; k=1; d=10 -5 м

(красный цвет)

d – период решетки

Вывод: Измерив экспериментально длину волн красного света с помощью дифракционной решетки, мы пришли к выводу, что она позволяет очень точно измерить длины световых волн.

Лабораторная работа №5

Лабораторная работа №5

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы .

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, источник тока, выключатель, соединительные провода, экран, направляющая рейка.

Теоретическая часть:

Простейший способ измерения оптической силы и фокусного расстояния линзы основан на использовании формулы линзы

d – расстояние от предмета до линзы

f – расстояние от линзы до изображения

F – фокусное расстояние

Оптической силой линзы называют величину

В качестве предмета используется светящаяся рассеянным светом буква в колпачке осветителя. Действительное изображение этой буквы получают на экране.

Изображение действительное перевернутое увеличенное:

Изображение мнимое прямое увеличенное:

Примерный ход работы:

    F = 8 см = 0,08 м

    F = 7 см = 0,07 м

    F = 9 см = 0,09 м

Лабораторная работа № 4

Лабораторная работа № 4

Измерение показателя преломления стекла

ученицы 11 класса «Б» Алексеевой Марии.

Цель работы: измерение показателя преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции.

Теоретическая часть: показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле:

Таблица вычислений:

Вычисления:

n пр1=AE 1 / DC 1 =34мм/22мм=1,5

n пр2=AE 2 / DC 2 =22мм/14мм=1,55

Вывод: Определив показатель преломления стекла, можно доказать что это величина не зависит от угла падения.

Лабораторная работа по физике №3

Лабораторная работа по физике №3

ученицы 11 класса «Б»

Алексеевой Марии

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника.

Оборудование:

Теоретическая часть:

Для измерения ускорения свободного падения применяются разнообразные гравиметры, в частности маятниковые приборы. С их помощью удается измерить ускорение свободного падения с абсолютной погрешностью порядка 10 -5 м/с 2 .

В работе используется простейший маятниковый прибор – шарик на нити. При малых размерах шарика по сравнению с длиной нити и небольших отклонениях от положения равновесия период колебания равен

Для увеличения точности измерения периода нужно измерить время t остаточно большого числа N полных колебаний маятника. Тогда период

И ускорение свободного падения может быть вычислено по формуле

Проведение эксперимента:

    Установить на краю стола штатив.

    У его верхнего конца укрепить с помощью муфты кольцо и повесить к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 1-2 см от пола.

    Измерить лентой длину l маятника.

    Возбудить колебания маятника, отклонив шарик в сторону на 5-8 см и отпустив его.

    Измерить в нескольких экспериментах время t 50 колебаний маятника и вычислить t ср:

    Вычислить среднюю абсолютную погрешность измерения времени и результаты занести в таблицу.

    Определить относительную погрешность измерения длины маятника

    Вычислить относительную погрешность измерения g по формуле

Вывод: Получается, что ускорение свободного падения, измеренное при помощи маятника, приблизительно равно табличному ускорению свободного падения (g=9,81 м/с 2) при длине нити 1 метр.

Алексеева Мария, ученица 11 “Б” класса

гимназии № 201 , г. Москва

Учитель физики гимназии № 201 Львовский М.Б.

Лабораторная работа по физике №7

Ученицы 11 класса «Б» Садыковой Марии

Наблюдение сплошного и линейчатого спектров.

О
борудование:
проекционный аппарат, спектральные трубки с водородом, неоном или гелием, высоковольтный индуктор, источник питания, штатив, соединительные провода, стеклянная пластина со скошенными гранями.

Цель работы: с помощью необходимого оборудования наблюдать (экспериментально) сплошной спектр, неоновый, гелиевый или водородный.

Ход работы:

Располагаем пластину горизонтально перед глазом. Сквозь грани наблюдаем на экране изображение раздвижной щели проекционного аппарата. Мы видим основные цвета полученного сплошного спектра в следующем порядке: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный.

Данный спектр непрерывен. Это означает, что в спектре представлены волны всех длин. Таким образом, мы выяснили, что сплошные спектры дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы.

Мы видим множество цветных линий, разделенных широкими темными полосами. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенной длины волны.

Водородный спектр: фиолетовый, голубой, зеленый, оранжевый.


Наиболее яркой является оранжевая линия спектра.

Спектр гелия: голубой, зеленый, желтый, красный.


Наиболее яркой является желтая линия.

Основываясь на нашем опыте, мы можем сделать вывод, что линейчатые спектры дают все вещества в газообразном состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн.

Урок- исследование

Таблица самоконтроля

Мульти-медиа

Странич-ки истории

Доверяй, но проверяй

Термины. Фор-мулы.

Дополнительно

учащегося

Тестирование

Урок- исследование

по теме «Определение длины световой волны»

Таблица самоконтроля

Ф. И. уч – ся ___________________________

Тестиро-вание (уровень А,В,C )

Мульти-медиа

Странич-ки истории

Доверяй, но проверяй

Термины. Фор-мулы.

Дополнительно

учащегося

Тестирование


«Разработка урока»

Урок - исследование

(11 класс)



Определение длины

световой волны


Учитель: Радченко М.И.

Тема : Определение длины световой волны. Лабораторная работа «Измерение длины световой волны».

Урок - исследование. (Приложение.)

Цели :

Обобщить, систематизировать знания о природе света, экспериментально исследовать зависимость длины световой волны от других физических величин, научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни, формировать навыки коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся, воспитание мотивов учения.

Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.

Кант Иммануил

(Немецкий философ, 1724-1804гг.)

Оформление – портреты ученых, биографическая справка, достижения в науке. Основные звенья научного творчества: исходные факты, гипотеза, следования, эксперимент, исходные факты.

Ход урока

    Орг. момент.

Вступительное слово учителя. Тема урока и цели выполнены в Power Point , проектируются по сети на экраны мониторов и интерактивную доску.

Учитель зачитывает и поясняет слова эпиграфа и основные звенья научного творчества

    Актуализация знаний. Повторение, обобщение изученного материала о природе света. Решение задач. Учащиеся знакомят с результатами своих теоретических исследований, подготовленными в виде презентаций в Power Point (дисперсия, интерференция, дифракция света, дифракционная решетка. Приложения ).

    Выполнение лабораторной работы «Измерение длины световой волны». (Приложение, материал учебника.) Анализ полученных результатов, выводы.

    Компьютерное тестирование. Задания подготовлены в четырех уровнях сложности. Результат заносят в «Таблицу самоконтроля». (Приложение).

    Подведение итогов.

Учащиеся заполняют таблицы самоконтроля с проставлением оценки по различным видам деятельности.

Учитель анализирует вместе с учащимися результаты работы.

Просмотр содержимого документа


«Световые явления уровень А»

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Уровень А

А. Телевизор.

Б. Зеркало.

Г. Солнце.

2. Для того, чтобы узнать скорость света в неизвестном прозрачном веществе, достаточно определить …

А. Плотность.

Б. Температуру.

В. Упругость.

Г. Давление.

Д. Показатель преломления.

3. Световая волна характеризуется длиной волны, частотой и скоростью распространения. При переходе из одной среды в другую не изменяется …

А. Скорость.

Б. Температура.

В. Длина волны.

Г. Только частота.

Д. Показатель преломления.

4. Оптическая система глаза строит изображение далеких предметов за сетчаткой. Какой это дефект зрения и какие линзы нужны для очков?

Б. Близорукость, собирающие.

В. Нет дефекта зрения.

5. Если показатель преломления алмаза равен 2,4, то скорость света (с=3*10 8 м/с)

в алмазе равна …

А. 200000 км/с.

Б. 720000 км/с.

В. 125000 км/с.

Г. 725000 км/с.

Д. 300000 км/с.

В. Длина волны изменяется.

Г. Только частота одинаковая.

7. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 2 м/с. Скорость, с которой он приближается к своему изображению, равна …

А. Молния.

Б. Блеск драгоценных камней.

В. Радуга.

Г. Тень от дерева.

9. Во время работы свет должен падать…

А. Справа.

В. Сверху.

Г. Спереди.

10.

А. Плоское зеркало.

Б. Стеклянная пластинка.

В. Собирающая линза.

Г. Рассеивающая линза.

11. На сетчатке глаза изображение…

Просмотр содержимого документа


«Световые явления уровень В»

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Уровень В

1. Для того, чтобы узнать скорость света в неизвестном прозрачном веществе, достаточно определить …

А. Плотность.

Б. Температуру.

В. Упругость.

Г. Давление.

Д. Показатель преломления.

2. Световая волна характеризуется длиной волны, частотой и скоростью распространения. При переходе из одной среды в другую не изменяется …

А. Скорость.

Б. Температура.

В. Длина волны.

Г. Только частота.

Д. Показатель преломления.

3. Оптическая система глаза строит изображение далеких предметов за сетчаткой. Какой это дефект зрения и какие линзы нужны для очков?

А. Дальнозоркость, собирающие.

Б. Близорукость, собирающие.

В. Нет дефекта зрения.

Г. Близорукость, рассеивающие.

Д. Дальнозоркость, рассеивающие.

4. Если показатель преломления алмаза равен 2,4, то скорость света (с=3*10 8 м/с)

в алмазе равна …

А. 200000 км/с.

Б. 720000 км/с.

В. 125000 км/с.

Г. 725000 км/с.

Д. 300000 км/с.

5. Определить длину волны, если ее скорость равна 1500 м/с, а частота колебаний 500 Гц.

Б. 7,5*10 5 м.

Д. 0,75*10 5 м.

6. Отраженная волна возникает, если …

А. Волна падает на границу раздела сред с разной плотностью.

Б. Волна падает на границу раздела сред с одинаковой плотностью.

В. Длина волны изменяется.

Г. Только частота одинаковая.

Д. Показатель преломления одинаковый.

7. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 2 м/с. Скорость, с которой он приближается к своему изображению, равна …

8. Какое из названных ниже явлений объясняется прямолинейным распространением света?

А. Молния.

Б. Блеск драгоценных камней.

В. Радуга.

Г. Тень от дерева.

9. Какой оптический прибор может давать увеличенное и действительное изображение предмета?

А. Плоское зеркало.

Б. Стеклянная пластинка.

В. Собирающая линза.

Г. Рассеивающая линза.

10. На сетчатке глаза изображение…

А. Увеличенное, прямое, действительное.

Б. Уменьшенное, перевернутое (обратное), действительное.

В. Уменьшенное, прямое, мнимое.

Г. Увеличенное, перевернутое (обратное), мнимое.

11. Найти период решетки, если дифракционное изображение первого порядка получено на расстоянии 2,43 см от центрального, а расстояние от решетки до экрана 1 м. Решетка была освещена светом с длиной волны 486 нм.

Просмотр содержимого документа


«Световые явления уровень Д»

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Уровень Д

1.Из перечисленных ниже тел выберите тело, являющееся естественным источником света.

А. Телевизор.

Б. Зеркало.

Г. Солнце.

2. Угол падения светового луча равен30º. Угол отражения светового луча равен:

3. При солнечном затмении на Земле образуется тень и полутень от Луны (см. рис.). Что видит человек, находящийся в тени в точке А?

4. При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое дифракционное изображение на расстоянии 3,6 см от центрального максимума и на расстоянии 1,8 м от решетки. Найти длину световой волны.

5. Фокусное расстояние двояковыпуклой линзы 40 см. Чтобы изображение предмета получилось в натуральную величину, его надо поместить от линзы на расстоянии, равном …

6. Первый дифракционный максимум для света с длиной волны 0,5 мкм наблюдается под углом 30 градусов к нормали. На 1 мм в дифракционной решетке содержится штрихов …

7. При фотографировании с расстояния 200 м высота дерева на негативе оказалась равной 5 мм. Если фокусное расстояние объектива 50 мм, то действительная высота дерева …

8. Для того, чтобы узнать скорость света в неизвестном прозрачном веществе, достаточно определить …

А. Плотность.

Б. Температуру.

В. Упругость.

Г. Давление.

Д. Показатель преломления.

9. Световая волна характеризуется длиной волны, частотой и скоростью распространения. При переходе из одной среды в другую не изменяется …

А. Скорость.

Б. Температуру.

В. Длина волны.

Г. Только частота.

Д. Показатель преломления.

10. Оптическая система глаза строит изображение далеких предметов за сетчаткой. Какой это дефект зрения и какие линзы нужны для очков?

А. Дальнозоркость, собирающие.

Б. Близорукость, собирающие.

В. Нет дефекта зрения.

Г. Близорукость, рассеивающие.

Д. Дальнозоркость, рассеивающие.

11. Определить длину волны, если ее скорость равна 1500 м/с, а частота колебаний 500 Гц.

Б. 7,5*10 5 м.

Д. 0,75*10 5 м.

12. Если показатель преломления алмаза равен 2,4, то скорость света (с=3*10 8 м/с)

в алмазе равна …

А. 200000 км/с.

Б. 720000 км/с.

В. 125000 км/с.

Г. 725000 км/с.

Д. 300000 км/с.

13. Отраженная волна возникает, если …

А. Волна падает на границу раздела сред с разной плотностью.

Б. Волна падает на границу раздела сред с одинаковой плотностью.

В. Длина волны изменяется.

Г. Только частота одинаковая.

Д. Показатель преломления одинаковый.

14. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 2 м/с. Скорость, с которой он приближается к своему изображению, равна …

15. Найти период решетки, если дифракционное изображение первого порядка получено на расстоянии 2,43 см от центрального, а расстояние от решетки до экрана 1 м. Решетка была освещена светом с длиной волны 486 нм.

16. Оптическая система глаза приспосабливается к восприятию предметов, находящихся на разном расстоянии за счет…

А. Изменения кривизны хрусталика.

Б. Дополнительного освещения.

В. Приближения и удаления предметов.

Г. Световых раздражений.

1 7. Какое из названных ниже явлений объясняется прямолинейным распространением света?

А. Молния.

Б. Блеск драгоценных камней.

В. Радуга.

Г. Тень от дерева.

18. Какой оптический прибор может давать увеличенное и действительное изображение предмета?

А. Плоское зеркало.

Б. Стеклянная пластинка.

В. Собирающая линза.

Г. Рассеивающая линза.

19. Во время работы свет должен падать…

А. Справа.

В. Сверху.

Г. Спереди.

20. На сетчатке глаза изображение…

А. Увеличенное, прямое, действительное.

Б. Уменьшенное, перевернутое (обратное), действительное.

В. Уменьшенное, прямое, мнимое.

Г. Увеличенное, перевернутое (обратное), мнимое.


«Дифракционная решетка.»


Дифракционная решетка

На явлении дифракции основано устройство замечательного оптического прибора-дифракционной решетки.


Определение длины световой волны

AC=AB*sin φ=D*sin φ

Где k=0,1,2 …



Просмотр содержимого презентации


«Дифракция»


Дифракция

отклонение от прямолинейного

распространения волн, огибание волнами препятствий

Дифракция

механических волн

Дифракция



Опыт Юнга


Теория Френеля


Юнг Томас (1773-1829) английский ученый

Френель Огюстен (1788 - 1821) французский физик

Просмотр содержимого презентации


«Интерференция»


Интерференция

Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний


Открытие интерференции

Явление интерференции наблюдал Ньютон

Открытие и термин интерференция принадлежат Юнгу


Условие максимумов

  • Амплитуда колебаний среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн

d=k λ


Условие минимумов

  • Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн.

d=(2k+1) λ /2


«Мыльный пузырь, витая в воздухе… зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы»

Марк Твен


Интерференция в тонких пленках

  • Различие в цвете связано с различием в длине волны. Световым пучкам различного цвета соответствуют волны различной длины. Для взаимного усиления волн требуется различная толщина пленки. Следовательно, если пленка имеет неодинаковую толщину, то при освещении ее белым светом должны появиться различные цвета.

  • Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на ней плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны.

  • Волны 1 и 2 когерентны. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга. Вызываемые ими колебания происходят в одной фазе.
  • Если вторая волна отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах и волны гасят друг друга

  • Проверка качества обработки поверхностей.
  • Нужно создать тонкую клиновидную прослойку воздуха между поверхностью образца и очень гладкой эталонной пластиной. Тогда неровности вызовут заметные искривления интерференционных полос.

  • Просветление оптики. Часть пучка после многократного отражения от внутренних поверхностей все же проходит через оптический прибор, но рассеивается и уже не участвует в создании четкого изображения. Для устранения этих последствий используют просветление оптики. На поверхность оптического стекла наносят тонкую пленку. Если амплитуды отраженных волн одинаковы или очень близки друг к другу, то гашение света будет полным. Гашение отраженных волн у объективов означает, что весь свет проходит сквозь объектив.

Просмотр содержимого презентации


«Определение длины световой волны л р»


Формула:

λ =( d sin φ ) /k ,

где d - период решетки, k порядок спектра, φ – угол, под которым наблюдается максимум света


Расстояние а отсчитывается по линейке от решетки до экрана, расстояние b – отсчитывается по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра

Максимум света


Конечная формула

λ = db/ka


Световая волна

Интерференционные опыты позволяют измерить длину световой волны: она очень мала – от 4*10 -7 до 8*10 -7 м

Дифракционной решетки

Цель работы

С помощью дифракционной решетки получить спектр, изучить его. Определить длину волны фиолетовых, зеленых и красных лучей

Теоретическая часть работы

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой распространяется по все возможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. В точке О поставленного за решеткой экрана разность хода лучей любой цветности будет равна нулю, здесь будет центральный нулевой максимум – белая полоса. В точке экрана, для которой разность хода фиолетовых лучей будет равна длине волны этих лучей, лучи будут иметь одинаковые фазы; здесь будет максимум – фиолетовая полоса – Ф. В точке экрана, для которой разность хода красных лучей будет равна длине их волны, будет максимум для лучей красного света – К. Между точками Ф и К расположатся максимумы всех остальных составляющих белого цвета в порядке возрастания длины волны. Образуется дифракционный спектр. Сразу за первым спектром расположен спектр второго порядка. Длину волны можно определить по формуле:

Где λ- длина волны, м

φ – угол, под которым наблюдается максимум для данной длины волны,

d – период дифракционной решетки d= 10 -5 м,

k – порядок спектра.

Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы первого и второго порядков не превышают 5 0 , можно вместо синусов углов использовать их тангенсы:

где a – расстояние от центра окна до середины лучей спектра, м;

ℓ - расстояние от дифракционной решетки до экрана, м

Тогда длина волны может быть определена по формуле:

Оборудование

Прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, лампа накаливания.

Ход работы

1. Установите экран на расстоянии 40-50 см от решетки (ℓ).

2. Глядя сквозь решетку и щель в экране на источник света, добейтесь, чтобы по обе стороны от щели были четко видны дифракционные спектры.

3. По шкале на экране, определите расстояние от центра окна до середины фиолетовых, зеленых и красных лучей (a), вычислить длину световой волны по формуле: ,

4. Изменив расстояние от решетки до экрана (ℓ), опыт повторите для спектра второго порядка для лучей того же цвета.

5. Найдите среднее значение длины волны для каждого из монохроматических лучей и сравните с табличными данными.

Таблица Значения длин волн для некоторых цветов спектра

Таблица Результаты измерений и вычислений

Вычисления

1. Для спектра первого порядка: k=1 , d= , ℓ 1 =

а ф1 = , а з1 = , а кр1 =

Длина волны для спектра первого порядка:

- фиолетового цвета: , λ ф1 =

- зеленого цвета: , λ з1 =

- красного цвета: , λ кр1 =

2. Для спектра второго порядка: k=2 , d= , ℓ 2 =

а ф2 = , а з2 = , а кр2 =

Длина волны для спектра второго порядка:

- фиолетового цвета: , λ ф2 =

- зеленого цвета: , λ з2 =

- красного цвета: , λ кр2 =

3. Среднее значение длин волн:

- фиолетового цвета: , λ фср =

- зеленого цвета: , λ зср =

- красного цвета: , λ крср =

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями

1. Что называется дифракцией света?

2. Что называется дифракционной решеткой?

3. Что называется периодом решетки?

4. Записать формулу периода решетки и комментарии к ней

Лабораторная работа «Определение длины световой волны»

Лабораторная работа “Измерение длины световой волны” в 11 классе предполагает в наличии установку, которая изображена на рисунке 18.4 учебника “Физика-11” (М., “Просвещение”, 2008 год) или Л.9 учебника “Физика-11” ФГОС (М., “Просвещение”, 2014 год), по количеству пар учащихся, выполняемых работу. Я думаю, что не во всех школах существует такое количество установок. Эта лабораторная работа на оборудовании “L-микро” идет не очень успешно, т.к. трудно получить дифракционный спектр на экране по описанию к этой работе. Я предлагаю изменить ход работы, который безотказно дает возможность определять длины красного и фиолетового цветов, которые совпадают с теоретическими значениями.

Для этого я из картона вырезала полоску, сделала щель посередине и наклеила пониже щели линейку с миллиметровыми делениями (Фото 1, линейку с миллиметровыми делениями скачала из Интернета). К щели привязала нитку длиной 50-60 см.

В ходе выполнения работы каждый ученик в одной вытянутой руке держит линейку, другой рукой натягивает нить до дифракционной решетки, которую держит на уровне глаз и смотрит через нее и щель на источник света (Фото 2)

Если следовать описанию лабораторной работы по учебнику 2008 года издания, то расстояние а определяем по линейке, расстояние в - по натянутой нити. Дальше учащиеся полученные данные подставляют в формулу и вычисляют длины волн для красного и фиолетового цветов.

Если следовать описанию лабораторной работы по учебнику 2014 года с меткой ФГОС, то расстояние 2x определяем по линейке, а расстояние l – по натянутой нити. Далее учащиеся должны вычислить длину волны красного цвета в спектре первого порядка справа и слева от щели и найти среднее значение результатов измерений по формуле λ= dx/l (формула в данном учебнике не приведена, может, конечно, учащиеся должны написать ее сами, но вряд ли всем учащимся это под силу).

Итак, простая рукодельная установка позволяет вычислять длины световых волн для красного и фиолетового цветов, которые совпадают с теоретическими значениями.

Приложение

Фото 1.

Фото 2.

Измерение длины световой волны при помощи дифракционной решётки

Лабораторная работа № 15.

«Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решётки».

Цель: измерить длины волн, соответствующих красному и фиолетовому концам спектра, с помощью дифракционной решётки. Сделать вывод о совпадении полученных результатов со справочными значениями.

Оборудование: источник света, дифракционная решётка, держатель с линейкой, экран с щелью и с линейкой.

Ход работы.

    Установите дифракционную решётку в держателе, расположите экран на расстоянии a от решётки.

    С помощью решётки получите изображения спектров на экране, для этого рассматривайте нить накаливания лампы через щель в экране.


1 max


b

φ а

0 max (щель)

дифракционная

решётка b

1 max

экран

    C помощью линейки на экране измерьте расстояние от щели до красного максимума первого порядка.

    Аналогичное измерение сделайте для фиолетового максимума первого порядка.

    Рассчитайте длины волн, соответствующие красному и фиолетовому концам спектра, с помощью уравнения дифракционной решётки: d . sin φ = k . λ, где d – период дифракционной решётки.

d = 1 мм = 0,01 мм = 1 . 10-2 мм = 1 . 10-5 м; k = 1; sin φ = tg φ = a (для малых углов).

100 b

λ = d.b

а

    Сравните полученные результаты со справочными значениями: λк = 7,6 . 10-7 м; λф = 4,.0 . 10-7 м.

    Результаты занесите в таблицу:

Цвет конца спектра

Расстояние от решётки до экрана а, м

Расстояние от щели до максимума 1-го порядка на экране b, м

Длина волны λ, м

Красный

Фиолетовый

    Сделайте вывод.


    Лабораторная работа № 15
    DOC / 40 Кб

Лабораторная работа №6 - гдз и решебник по физике за 11 класс Мякишев, Буховцев, Чаругин

§78. Строение атомного ядра. Ядерные силы (стр. 299-302)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§79. Обменная модель ядерного взаимодействия (стр. 303-304)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§80. Энергия связи атомных ядер (стр. 305-307)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

Задания ЕГЭ:

A1; A2;

§81. Примеры решения задач по теме «Энергия связи атомных ядер» (стр. 308-309)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3; 4; 5; 6;

§82. Радиоактивность (стр. 310-312)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§83. Виды радиоактивного излучения (стр. 313-317)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

Задания ЕГЭ:

A1; A2;

§84. Закон радиоактивного распада. Период полураспада (стр. 318-320)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§85. Примеры решения задач по теме «Закон радиоактивного распада» (стр. 321-322)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3; 4; 5;

Задания ЕГЭ:

C1; C2;

§86. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц (стр. 323-326)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§87. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции (стр. 327-331)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3; 4; 5;

§88. Деление ядер урана. Цепная реакция деления (стр. 332-336)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§89. Ядерный реактор (стр. 337-339)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§90. Термоядерные реакции (стр. 340-341)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§91. Примеры решения задач по теме «Ядерные реакции» (стр. 342-343)

Задачи для самостоятельного решения:

1; 2; 3; 4;

§92. Применение ядерной энергии (стр. 344-345)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

§93. Изотопы. Получение и применение радиоактивных изотопов (стр. 346-349)

Вопросы к параграфу:

1; 2;

§94. Биологическое деиствие радиоактивных излучении (стр. 350-352)

Вопросы к параграфу:

1; 2; 3;

Простой метод измерения длины волны света

Вот уже несколько лет я использую простой лабораторный эксперимент, который позволяет студентам вычислять длину волны света различных цветов. Я использую упражнение в начале семестра, когда студенты впервые узнают об измерениях, преобразованиях единиц и значащих цифрах. Если вы хотите пропустить чтение деталей, прокрутите немного вниз, и вы найдете видео, демонстрирующее детали эксперимента и связанный с ним анализ данных.

Эксперимент основан на дифракции света светодиода через дифракционную решетку. Я использую радужные очки для дифракционной решетки. Когда свет проходит через дифракционную решетку, часть его «изгибается» по прямой линии (рис. 1):


Рисунок 1 - Свет красного светодиода (кружок слева) проходит через дифракционную решетку (радужные очки). Расстояние между источником света и дифракционной решеткой обозначено L.


Обратите внимание, что мы можем направить дифрагированные лучи света обратно к источнику света (рисунок 2), так что расстояние y - это расстояние между источником света и изображением его ближайшего соседа, если смотреть через дифракционную решетку:


Рис. 2 - Двойная синяя стрелка представляет собой расстояние между источником света и его следующим ближайшим соседом, если смотреть через дифракционную решетку.Это расстояние обозначено y.


Существует следующее соотношение между длиной волны излучаемого света, l, расстоянием между прорезями в дифракционной решетке, d, y и L (см. Примечание 2 для вывода уравнения 1):

Этот эксперимент обычно дает хорошие результаты. Фактически, если учащиеся сообщают о результатах, выходящих за пределы 10% соответствующей длины волны, я знаю, что что-то пошло не так.Иногда виной всему небрежное измерение. Однако чаще всего мешают ошибки при пересчете единиц измерения. Я даю студентам значение d = 4,85 x 10 -4 см, а затем прошу их сообщить мне длину волны света в нм. Это необходимо для того, чтобы студенты правильно использовали научные обозначения и переводили метрические единицы (см в нм) для получения разумных результатов. Я также отмечаю, что ученики часто измеряют L в метрах и y в сантиметрах, но не конвертируют в последовательные единицы при использовании уравнения 1.Это, конечно, приводит к ложным результатам, но дает возможность научить, как важно обращать внимание на единицы. И всегда есть ученик, который измеряет y в дюймах и L в метрах, но не записывает единицы.

Видео ниже демонстрирует, как проводить этот эксперимент и анализировать данные.

Банкноты

1. Использование расстояния между прорезями (d) в дифракционной решетке, записанное производителем очков, вызвало у меня некоторые затруднения в этом эксперименте.Радужные очки, которые я использую в этом эксперименте, указаны как имеющие 500 линий на мм, что означает d = 2000 нм (1 мм / 500 линий = 0,002 мм; понимаете, почему это отличная лаборатория для преобразования единиц измерения?). Однако я использовал оптический микроскоп со шкалой длины, чтобы измерить d = 4850 нм в очках, которые я использую. Мораль этой истории в том, что если вы заметили, что измеренные вами длины волн не имеют смысла (например, 200 нм для красного света), подумайте об измерении d для себя. Если у вас нет оптического микроскопа со шкалой длины, просто проведите этот эксперимент со светом известной длины волны и используйте следующее уравнение для определения d:

2.Изгиб или дифракция света через дифракционную решетку определяется по формуле:

Где l - длина волны света, d - расстояние между щелями в дифракционной решетке, а q - угол между прямолинейным лучом света и его ближайшим соседом. Обратите внимание, что мы можем направить дифрагированные лучи света обратно к источнику света (рис. 1). После этого мы построим треугольник с гипотенузой h, и полученные новые углы также будут равны q (Рисунок 3).


Рисунок 3 - Распространение дифрагированных световых лучей обратно через пространство к источнику света. Угол между прямолинейным лучом и дифрагированными лучами равен q. Гипотенуза образовавшегося треугольника обозначается h. Двойная синяя стрелка показывает расстояние между источником света и его ближайшим соседом. Это расстояние обозначено y.


Мы можем заменить sin q = y / h в уравнение 2:

Используя h 2 = L 2 + y 2 , мы получаем искомое уравнение:

Студенческий лабораторный лист включен в сопроводительную информацию ниже.

Спектрофотометр

- Conduct Science

Измерение концентрации

Измерение концентрации химического вещества в растворе с помощью спектрофотометра - наиболее распространенное применение. Преобразуя уравнение Бера-Ламберта (A = εcl) в c = A / εl, мы можем рассчитать концентрацию непосредственно по показаниям оптической плотности. Поскольку длина пути (l) равна 1 см, все, что нам нужно, - это коэффициент ослабления (ε). Коэффициенты экстинкции обычно уже известны, поэтому легко просто подставить число в уравнение и вычислить концентрацию.

Например, ε для хлорофилла-а составляет 10 5 M -1 см -1 . Следовательно, значение A = 1,0 будет означать концентрацию хлорофилла = 1,0 / 10 5 = 0,00001 моль (М) или 0,01 мМ (или 10 мкМ).

Коэффициент экстинкции также можно определить по спектру поглощения. На рисунке 3 показаны два пика поглощения хлорофилла-а, один в синей области (430 нм), а другой в красной области (662 нм). Если измеряется известная концентрация хлорофилла-а, то ε (при 430 нм или 662 нм) можно рассчитать как ε = A / c.

Кинетика - изменение концентрации во времени

Химическая кинетика - это изучение реакций во времени. Используя спектрофотометр, мы можем отслеживать химическую реакцию в реальном времени. Таким же образом мы добавляем в кювету образец с одним реагентом и устанавливаем показание на ноль. Затем мы добавляем второй реагент, перемешиваем и измеряем оптическую плотность продукта в различные моменты времени. Преобразуя оптическую плотность в концентрацию, мы можем построить график зависимости концентрации от времени и рассчитать скорость реакции.И, изменяя концентрации реагентов, мы анализируем природу самой химической реакции.

Типы спектрофотометров

Мы обсудили спектрофотометры, которые используют видимый свет для измерения цветных химикатов. Есть также спектрофотометры, которые используют ультрафиолетовый свет (УФ), а некоторые используют более одного светового луча.

УФ-спектрофотометры

Большинство спектрофотометров видимого диапазона также используют УФ-свет для измерения неокрашенных химикатов, которые поглощают УФ-свет с длинами волн от 180 до 400 нм.Вместо вольфрамовой лампы в качестве источника света в УФ-спектрофотометрах используется дейтериевая лампа (D2). Кроме того, необходимы специальные кюветы из кварца, так как стеклянные и большинство пластиковых кювет поглощают ультрафиолетовый свет. Однако существуют кюветы для УФ-излучения, изготовленные из специальных пластиков.

Чаще всего УФ-спектрофотометр используется для измерения концентрации ДНК и белков в растворе. ДНК поглощает УФ-свет на 260 нм, в то время как белки поглощают УФ-свет на 280 нм.

Однолучевые и двухлучевые спектрофотометры

Однолучевые спектрофотометры имеют один луч, проходящий через образец.Однако перед считыванием образца необходимо измерить эталонный образец. В двухлучевом спектрофотометре одновременно измеряются два луча: один для эталонного образца и один для тестового образца.

Ограничения

Основным ограничением спектрофотометров является то, что они не могут измерять химические вещества, которые не имеют цвета или поглощают УФ-свет. Однако мы можем добавить химические вещества, которые вступают в реакцию с неокрашенными соединениями, чтобы получить окрашенный продукт, который можно измерить.

Спектрофотометры

лучше всего работают с разбавленными растворами, у которых значение оптической плотности находится в диапазоне от 0 до 1.Как описано выше, образец, который пропускает только 10% света (поглощается 90%), дает показание 1. Аналогичным образом, более концентрированный образец, который поглощает больше света и пропускает 1% света (поглощается 99%), дает показание из 2. Таким образом, наиболее точные показания абсорбции находятся в диапазоне от 0 до 1 (абсорбция от 0 до 90%). Если образец слишком концентрированный, его необходимо разбавить, измерить оптическую плотность и затем умножить на коэффициент разбавления.

Техническое обслуживание

К счастью, спектрофотометры не требуют минимального обслуживания.Помимо поддержания их в чистоте и вытирания от пролитой жидкости, источники света необходимо менять, когда они перестают давать достаточно света. Лучше всегда иметь под рукой запасные лампы на случай, если они перегорят.

Спектрофотометры

- один из самых полезных научных инструментов для обнаружения, измерения и определения характеристик химических веществ в растворах. С химическими веществами, которые поглощают свет, их спектры поглощения и концентрации могут быть определены быстро и легко. Их также можно использовать для измерения скорости химических реакций в реальном времени.

Лаборатория 2 - Эмиссия и абсорбция

Назначение

  • А

    Определить идентичность ионов в двух растворах неизвестного состава путем сравнения цветов, которые они производят при испытаниях пламенем, с цветами, полученными с помощью растворов известного состава.
  • В

    Определить взаимосвязь между цветом раствора и спектром поглощения раствора.

Голы

  • 1

    Попрактиковаться в использовании горелки Бунзена.
  • 2

    Наблюдать за цветами при испытании на пламя, создаваемыми ионами в растворе.
  • 3

    Сравнить цвета при испытании на пламя, полученные известными ионами в растворе, с цветами, произведенными неизвестными ионами в растворе.
  • 4

    Использовать дедуктивное рассуждение для идентификации неизвестных ионов в растворе.
  • 5

    Набраться опыта использования спектрофотометра.

Введение

Когда многие люди слышат слово «излучение», их первая мысль - что-то радиоактивное. Однако ученый думает об энергии, движущейся в пространстве в виде серии волн, называемых электромагнитным (ЭМ) излучением или лучистой энергией. Нас окружает электромагнитное излучение! Естественные источники солнечного излучения, радиоактивный распад и даже светящееся свечение светлячков вносят свой вклад в электромагнитное излучение вокруг нас. Искусственные источники, такие как радио и телевидение, системы обнаружения микроволновых радаров, телефонные сигналы, электрические лампочки и медицинское оборудование, также вносят свой вклад.Мы многое узнали о природе и структуре атома, наблюдая за излучением с помощью микроскопов, телескопов и другого научного оборудования. Континуум этого излучения известен как электромагнитный спектр. Он включает рентгеновские лучи и гамма-лучи; ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет; микроволны и радиоволны. Человеческое зрение ограничено очень узкой полосой видимого света. Электромагнитное излучение можно описать как волну, характеризуемую двумя взаимозависимыми переменными:
  • частота , ν (ню), это количество волн, проходящих через определенную точку за секунду.Частота измеряется в герцах (Гц). 1 Гц = 1 цикл / сек.
  • длина волны , λ (лямбда) - это расстояние между точкой на одной волне и соответствующей точкой на следующей волне. Длина волны измеряется в единицах длины, которые удобны для рассматриваемого типа излучения. Радиоволны измеряются в метрах (м). Видимый и ультрафиолетовый свет измеряется в нанометрах. 1 нм = 10 –9 м.
Произведение этих двух переменных представляет собой расстояние, которое волна проходит за секунду, и является константой, известной как скорость света c.

(1а)

c = λ ν = 3,0 × 10 8 м / с

Таким образом, электромагнитное излучение с высокой (большой) частотой имеет короткую (малую) длину волны и наоборот. Частота и длина волны обратно пропорциональны, как показано в преобразованиях уравнения 1a

c = λ ν = 3,0 × 10 8 м / с

ниже: Третья переменная в волне - это амплитуда, интенсивность излучения; для видимого света это воспринимается как яркость.Следовательно, если мы посмотрим на данный оттенок синего, он всегда будет иметь одинаковую частоту и длину волны, но может иметь разные амплитуды. Другой дескриптор излучения - цветность. Свет может быть монохроматическим (одна длина волны) или полихроматическим (много длин волн, например, белый свет). Свет также можно описать с помощью пучков энергии, называемых фотонами. Каждый фотон имеет энергию E, пропорциональную его частоте: В этом уравнении h - постоянная Планка, 6.626 × 10 –34 Дж · с. Если все цвета видимого спектра смешаны, результат будет выглядеть как белый свет. Когда материал кажется окрашенным, вы выборочно видите одни длины волн (или частоты или энергии), а другие - нет. Цвета могут возникать в результате двух разных, но тесно связанных процессов, которые можно понять на атомарном и молекулярном уровне. Этими процессами являются абсорбция и выброс . Электроны в атомах, молекулах и ионах обычно занимают орбитали с самой низкой энергией, которые им доступны.Эта конфигурация с наименьшей энергией называется основным состоянием . Однако, когда атом, молекула или ион поглощают энергию, один из его электронов может перемещаться с низкоэнергетической орбитали на более высокоэнергетическую орбиталь и создавать так называемое возбужденное состояние . Атомы, молекулы и ионы могут поглощать или излучать энергию в виде тепла, электричества или света. Во время поглощения электрон переводится из основного в возбужденное состояние. Во время излучения электрон переходит из возбужденного состояния в основное.

Рисунок 1 : Поглощение и выбросы

Когда белый свет попадает на окрашенное вещество, некоторые длины волн, составляющие белый свет (цвета), поглощаются . Остальные длины волн или цвета отражаются от окрашенного вещества или проходят через него. Наши глаза взаимодействуют с отраженными или проходящими лучами и создают наше восприятие цвета вещества. Следовательно, характерный цвет материала - это не цвет света, который он поглощает; это смесь отраженных или прошедших цветов.Например, если объект поглощает все видимые длины волн, кроме красного, красный цвет отражается или проходит, и мы воспринимаем объект как красный.

Рисунок 2

Цвет, который мы видим, является дополнительным цветом того, что было поглощено. Дополнительные цвета лучше всего показать на цветовом круге, который хорошо известен студентам-искусствоведам. Простое цветовое колесо показано на рисунке 2. Дополнительные цвета расположены напротив друг друга на цветовом круге. Например, если красный цвет поглощается, а все другие цвета отражаются, мы можем увидеть дополнительный цвет красного, то есть зеленый.Интересно отметить, что средний человеческий глаз может видеть до 4000 оттенков красного, но только около 400 оттенков синего. Фактически, наука о восприятии цвета и ее применение в технологии подбора цветов для красок, чернил и красителей - увлекательная область исследования. Поглощаемый или пропускаемый свет можно количественно оценить путем измерения спектра поглощения и пропускания вещества. Обычно для этой цели используется спектрофотометр, также называемый колориметром или спектрометром.На рисунке 3 ниже показано, как работает спектрофотометр.

Рисунок 3 : Схема спектрофотометра

Спектрофотометр использует источник света для облучения раствора выбранной длиной волны света ( I o ). После прохождения света через раствор измеряется проходящий свет ( I ). Коэффициент пропускания ( T ) раствора - это доля прошедшего света, или Поглощение ( A ) - это свет, который поглощается раствором, и рассчитывается путем взятия отрицательного логарифма коэффициента пропускания. .Следовательно, абсорбция представляет собой величину без единиц измерения, рассчитанную, как показано в уравнениях 3a

A = −log (T)

и 3bA = −log
. Спектр поглощения часто отображается в виде графического графика зависимости количества поглощенного света от длины волны.

(3б)

A = −log
Просматривая спектр пропускания, можно определить цвета, которые передает или отражает образец, аналогично функции человеческого глаза.Наблюдая за спектром поглощения, можно определить цвет, который поглощает. Хотя видимый цвет материала чаще всего является результатом поглощения света, цвет также может возникать из-за излучения света. Возбужденные состояния, образованные в результате поглощения энергии, недолговечны, потому что электрон ищет положение с наименьшей потенциальной энергией, и система возвращается в свое основное состояние. Когда это происходит, количество энергии, поглощенной при формировании возбужденного состояния, высвобождается (испускается), обычно в форме тепла или света.Когда энергия излучается в виде фотона в видимой области электромагнитного спектра, материал будет иметь цвет. При излучении наблюдаемый цвет создается непосредственно за счет изменения энергии; дополнительные цвета не задействованы. В совокупности атомов, молекул или ионов испускается много фотонов, и не все они могут соответствовать одному и тому же цвету. Это связано с тем, что не все атомы, молекулы или ионы образуют одно и то же возбужденное состояние, и пути, по которым разные электроны возвращаются в основное состояние, могут быть разными.Излучаемые фотоны вместе дают наблюдаемый спектр излучения. Глаз воспринимает это как свет определенного цвета, который на самом деле представляет собой смесь излучаемых длин волн. Спектр или цвет характерны для испустившего его атома, молекулы или иона и могут использоваться для проверки его присутствия. Когда материал возбуждается путем помещения его в пламя, процедура называется испытанием пламенем. Этот простой подход часто бывает полезен при идентификации материалов. Спектры излучения газообразных элементов можно наблюдать, возбуждая атомы в газонаполненной трубке высоким напряжением и наблюдая за светом светящегося газа с помощью спектроскопа.Спектроскоп разделяет излучаемый свет, чтобы вы могли видеть отдельные длины волн, которые вносят вклад в видимый цвет излучения. Результат называется линейчатым спектром. Компонент спектроскопа, который разделяет свет на составляющие его длины волн, обычно представляет собой призму или дифракционную решетку и часто называется монохроматором. В Части A этого эксперимента вы проведете испытания пламенем растворов, содержащих различные ионы, и визуально оцените спектр излучения. Когда ионные твердые частицы растворяются в воде, они производят водные катионы и анионы.Например, добавление твердого MgBr 2 к воде приведет к образованию ионов в соответствии с реакцией, описанной ниже.

(4)

MgBr 2 (s) → Mg 2+ (водн.) + 2 Br - (водн.

Пожалуйста, обратитесь к своему учебнику, чтобы узнать типичный заряд ионов в этой серии экспериментов.Затем вы определите ионы в двух растворах неизвестного состава, выполнив испытания пламенем и сравнив результаты с вашими наблюдениями за растворами известного состава. В Части B вы определите длины волн, связанные с видимым спектром, а также определите длины волн и цвета, которые поглощают шесть распространенных пищевых красителей и индикаторов.

Оборудование

  • 1

    бунзеновская горелка
  • 1

    Петля из нихромовой проволоки
  • 1

    Стакан 30 мл
  • 1

    пятно
  • 1

    жирный карандаш
  • 1

    бутылка для шприца с деионизированной водой
  • 1

    Спектрофотометр MicroLab

Реактивы

  • 15 мл

    3 M HCl ( водн. )
  • 5 капель

    каждый известный солевой раствор (0.1 млн)
  • 5 капель

    каждый неизвестный солевой раствор (0,1 М)
  • Пробирки:

    воды Желтый закат FCF (FD&C Yellow # 6) Индигокармин (FD&C Blue # 2) Тартразин (FD&C Yellow # 5) Метил-фиолетовый индикатор Allura Red AC (FD&C Red # 40) зеленый пищевой краситель

Безопасность

Прочтите процедуру эксплуатации горелки Бунзена в лабораторном оборудовании.Знайте, как его установить, зажечь и безопасно использовать. Вы будете работать с соляной кислотой, HCl ( водн. ). Этот химикат вызывает коррозию. Если вы пролили его на поверхность, протрите его бумажными полотенцами и промойте водой, стараясь не прикасаться к жидкости. Если вы пролили его на себя, немедленно промойте пораженное место большим количеством воды. Если он попадет вам в глаза, промойте их водой для промывания глаз и попросите кого-нибудь уведомить ТА. Образцы окрашенных красителей находятся в запечатанных флаконах, которые нельзя открывать.Все красители, за исключением метилфиолетового, в настоящее время находятся в пищевых продуктах США. Если вы пролили содержимое флакона на себя, немедленно промойте пораженный участок большим количеством воды. Если раствор попадет вам в глаза, промойте глаза водой и попросите кого-нибудь уведомить ТА.

Удаление отходов

Растворы для испытания на пламя, использованные в этом эксперименте, и HCl в химическом стакане можно смыть в раковину большим количеством воды. Флаконы с растворами красителей следует вернуть в контейнер для образцов.Утилизация не требуется.

До класса

Пожалуйста, прочтите следующий раздел в Лабораторном оборудовании: Пожалуйста, просмотрите следующее видео: Выполните предварительное задание WebAssign. Проверьте свою учетную запись WebAssign на предмет сроков выполнения. Студенты, которые не выполнили предварительное задание WebAssign, должны распечатать и передать предварительный рабочий лист.

Лабораторная процедура, часть A

Распечатайте лист для этой лабораторной работы. Этот лист понадобится вам для записи ваших данных.

1

Возьмите проволочную петлю и прицельную пластину на площадке для установки. Нанесите жирный карандаш на лунки на планшете с формулами растворов, которые вы будете тестировать. (Их имена см. В Таблице данных A.) Обратите внимание на неизвестные номера, которые вы используете.

2

Наберите 10–15 мл 3 M HCl в стакан на 30 мл. Добавьте по 5 капель каждого из известных растворов и неизвестных растворов в отдельные лунки планшетов. Убедитесь, что раствор соответствует правильно промаркированной лунке!

3

Установите горелку Бунзена.Убедитесь, что он не находится на краю скамейки, под экраном из оргстекла или под полкой над скамейкой. Зажгите горелку и доведите ее до плотного пламени. Помните: никогда не оставляйте горящую горелку Бунзена без присмотра!

4

Очистите проволочную петлю следующим образом: окуните конец петли из нихромовой проволоки в HCl ( aq ) в химическом стакане и осторожно перемешайте кислоту в течение нескольких секунд. Затем нагрейте его в самой горячей части пламени горелки Бунзена, пока она не загорится. Когда пламя не окрашивается, проволока чистая.Возможно, вам придется повторить этот процесс пару раз. Обратите внимание, что кислотная промывка завершает очистку, поэтому уделите этой процедуре особое внимание. Кроме того, некоторые чистые провода придают пламени бледно-желтый цвет.

5

Окуните чистую металлическую петлю в лунку с тестируемым раствором и поднесите петлю (медленно) к самой горячей части пламени горелки Бунзена. Наблюдайте и запишите в таблице данных A цвет, приданный пламени. Смотрите внимательно, так как некоторые цвета очень мимолетны, а другие держатся относительно долго.Описание цвета может включать ярко-красный, темно-красный, оранжево-красный, оранжевый, желтый, желто-зеленый, зеленый, синий и фиолетовый.

6

Повторите шаги 4 и 5 для каждого из известных решений; по данным определите, какой из присутствующих ионов отвечает за отмеченный цвет.

7

Таким же образом проверьте неизвестные растворы и определите ионы в неизвестном. Возможно, вы захотите еще раз взглянуть на одно или несколько известных решений, если вы не полностью уверены в идентичности неизвестного.

8

Когда вы закончите свои наблюдения, выключите горелку Бунзена, промойте и высушите пластину для точечных исследований и верните все оборудование в место установки, где вы его нашли.

Лабораторная процедура, часть B

1

Убедитесь, что интерфейс MicroLab подключен к компьютеру и что питание включено. Когда питание включено, в «o» MicroLab слева от прибора загорается зеленый свет.

2

Дважды щелкните значок MicroLab на рабочем столе, чтобы открыть программное обеспечение.Появится поле для выбора эксперимента. Выделите « Сравнение цветов » и нажмите « ОК, ».

3

Спектрофотометр калибруют по холостому раствору. Поместите флакон с контрольным раствором (водой) в спектрофотометр и закройте отверстие черной трубкой из комплекта поставки, чтобы избежать попадания источников света. Затем нажмите « Прочитать пустой ». Калибровка занимает около 30 секунд, и прогресс будет отображаться на экране. В это время не снимайте крышку с флакона.

4

По окончании спектрофотометр отобразит на экране спектр пропускания воды. Поскольку вода прозрачная и бесцветная, должны быть представлены все цвета. Заполните таблицу данных B видимыми длинами волн от 395 до 700 нм, которые связаны с каждым цветом.

5

Удалите пустую воду из спектрофотометра.

6

Визуально наблюдайте за видимым цветом тартразина и внесите свое наблюдение в таблицу данных C.Это ваш визуальный спектр пропускания. Затем поместите образец в лунку для сканирования и закройте черную трубку. Выберите « Добавить образец » в программном обеспечении MicroLab и введите имя «Тартразин», затем выберите « Scan ».

7

Спектрофотометр отобразит спектр пропускания. Чтобы измерить оптическую плотность, выберите « Absorbance (–log T) » в верхней части окна. Определите максимум поглощения (пик или столбик наибольшей высоты) в видимой области от 395 до 700 нм и запишите его в таблице данных C.

8

Повторите процедуру с оставшимися 5 образцами. Обратите внимание, что образец зеленого пищевого красителя будет иметь две основные группы пиков.

9

Перед тем как уйти, подойдите к компьютеру в лаборатории и введите свои результаты в лабораторное задание. Если все результаты считаются правильными, выйдите из системы. Если не все результаты верны, попробуйте найти ошибку или проконсультируйтесь с инструктором лаборатории. Когда все результаты верны, запишите их и выйдите из WebAssign. Лабораторное задание должно быть выполнено к концу лабораторного периода.Если требуется дополнительное время, проконсультируйтесь с инструктором вашей лаборатории.

Авторские права © 2010-2013 Advanced Instructional Systems, Inc. и Государственный университет Северной Каролины | Кредиты

Лаборатория глобального мониторинга ESRL - Глобальное излучение и аэрозоли

Трехволновый интегрирующий нефелометр

(Эта страница изначально создана для профессора Линн Рассел из Принстонского университета. Алан Мизрахи.)

Нефелометр - это прибор для измерения светорассеяния аэрозолей.Он определяет рассеивающие свойства, измеряя свет, рассеянный аэрозолем. и вычитая свет, рассеянный газом, стенками инструмента и фоновый шум в детекторе. Трехволновая модель (TSI 3563) разделяет рассеянный свет на красный (700 нм), зеленый (550 нм) и синий (450 нм) длины волн. TSI neph также измеряет обратно рассеянный свет на этих длинах волн. В нефелометр Radiance Research на одной длине волны только прямое рассеяние на 550 нм.TSI и нефтедобывающая лаборатория Radiance Research больше не используются. производства, поэтому некоторые объекты в сети NFAN теперь используют нефелометры Ecotech Aurora 3000.

Фотографии нефелометра TSI 3563
Особенности конструкции

Схема нефелометра TSI 3563 любезно предоставлена ​​TSI Incorporated

Основной корпус нефелометра TSI 3563 представляет собой алюминиевую трубку диаметром 10 см и 90 см. длинный. По оси - набор трубок диаметром 8 см с диафрагменными пластинами.В Диапазон пластин от 7 - 170 до o по горизонтали диапазона лампы. В Затвор обратного рассеяния позволяет блокировать углы от 7 до 90 o , поэтому что измеряется только обратное рассеяние. Световая ловушка обеспечивает темный ориентир относительно которого измеряется рассеянный свет.

Приемная оптика расположена по другую сторону трубки от ловушки. Свет, проходящий через линзу, разделяется дихроичными фильтрами на три длины волны.Первый - это цветоделитель, пропускающий свет 500-800 нм. и отражает свет 400-500 нм. Отраженный свет проходит через фильтр с центром в центре на 450 нм (синий) в фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Свет, который проходит сквозь первый разветвитель идет на второй разветвитель, который пропускает свет 500-600 нм и отражает свет 600-800 нм. Отраженный свет проходит через фильтр с центром в центре на 700 нм (красный) во второй ФЭУ. Свет, проходящий через оба разветвителя проходит через фильтр с центром на 550 нм (зеленый) в третий ФЭУ.

Эталонный прерыватель, показанный ниже, используется для калибровки нефелометра. Он состоит из трех зон. Сигнальная зона позволяет свету проходить без изменений. Темная зона не пропускает свет и используется для измерения фона. шум инструмента. Зона калибровки позволяет примерно 0,1% свет пропускать и используется для измерения стабильности лампы с течением времени. Измельчитель вращается 23 раза в секунду.

Теория работы

Свойство, которое измеряет нефелометр, - это угасание света над расстояние.Вымирание вызывается как рассеянием, так и поглощением света. частицами. Коэффициент ослабления b ext является мерой этих, и задается формулой

b ext = b scat + b abs = ln (I / I 0 ) / x

x = длина светового пути
I = интенсивность света после расстояния
I 0 = начальная сила света
b scat и b abs - коэффициенты рассеяния и поглощения.Каждый из них разделен на два компонента.

b scat = b rg + b sp

b абс = b ag + b ap

b rg = коэффициент рэлеевского (газового) рассеяния
b sp = коэффициент рассеяния частиц
b ag = коэффициент поглощения газа
b ap = коэффициент поглощения частиц

Нефелометр измеряет b scat и b rg и вычитает получить b sp .b ag обычно незначительно. Уравнение получено Миддлтона (1958) и Батчера и Чарлсона (1972), который управляет инструментом это

B = (I 0 / y) * (b scat / 2PI)

y = расстояние по вертикали от источника света до датчика
B = поток света, обнаруживаемый датчиком

Нефелометр считает фотоны с помощью фотоэлектронных умножителей. Фотон счетчики преобразуются в частоты счета, а затем в коэффициенты рассеяния используя калибровочные константы.Это подробно описано в разделе «Обработка сигналов». раздел. Калибровка прибора производится с использованием двух «поверочных газов» с различные известные рассеивающие свойства. Это подробно описано в разделе «Калибровка». раздел.

Обработка сигналов

Процесс, описанный в этом разделе, выполняется для каждого из трех цвета.

Во-первых, исходный счетчик фотонов для каждой секции (или ворота) опорного измельчитель измеряется для общего рассеяния и обратного рассеяния.Всего 18 данных (3 цвета x 3 секции измельчителя x 2 положения заслонки обратного рассеяния). Эти данные нормализованы по ширине строба, чтобы получить масштабированную скорость счета в соответствии с уравнение

C с = (360 * C * S) / (G * N)

C = исходное количество фотонов
S = скорость измельчителя (Гц)
G = ширина ворот (градусы)
N = количество оборотов
C с = масштабированная скорость счета (Гц)

Примечание: Ширина ворот на 40 o меньше общей ширины секции.Первый и последний 20 o не заполнены для разделения сигналов.

Когда импульс света регистрируется на ФЭУ, он не может зарегистрировать другой пульс в это время. Это «мертвое время» зависит от импульса. ширину ФЭУ и должна быть скорректирована с использованием уравнения

F = C с * (C с * K 1 + 1)

K 1 = постоянная длительности импульса
F = скорректированная скорость счета (Гц)

Время от времени проба воздуха, поступающая в нефелометр, фильтруется в чтобы измерить рассеяние на молекулах газа.Нефелометр рассчитывает необработанные сигналы рассеяния для фильтрованного воздуха и аэрозоля.

B f = K 2 * (S f - D f ) / (C f - D ф )

K 2 = постоянная калибровочного газа
S f = масштабированная скорость счета сигнального затвора для фильтрованного воздуха (Гц)
D f = масштабированная скорость счета темного строба для фильтрованного воздуха (Гц)
C f = масштабированная скорость счета калибровочного вентиля для отфильтрованного воздуха (Гц)
B f = необработанный сигнал рассеяния для отфильтрованного воздуха.

То же самое и с аэрозолем (нижние индексы «а»).

Затем рассчитывается рэлеевское рассеяние для фильтрованного воздуха и аэрозоля.

R f = (K 3 * P f * T s ) / (T f * P s )

K 3 = постоянная рассеяния Рэлея
P f = Давление отфильтрованного воздуха
T с = Стандартная температура (273,15 K)
T f = Температура отфильтрованного воздуха
P s = Стандартное давление (1.0133 бар)
R f = Рэлеевское рассеяние для фильтрованного воздуха

То же самое и с аэрозолем.

Затем вычисляются три параметра: разброс на стенках (W), общий разброс (B s ), и b sp .

W = B f - R f

B s = B a - W

b sp = B s - R a

Для расчета коэффициента обратного рассеяния (b bsp ) то же выполняется процедура, и K 3 умножается на K 4 , обратное рассеяние постоянный.

Погрешность прибора +/- 0,2 мм -1

Калибровка

K 1 зависит от ширины импульса ФЭУ и устанавливается производителем. Для каждого цвета он разный.

K 3 - известное свойство воздуха, которое зависит от длины волны и температуры. и давление. Значения K 3 для поверочных газов также известны.

K 2 рассчитано на основе данных рассеяния двух поверочных газов, «низкий» и высокий.'Коэффициент рассеяния для газа с низкой шкалой увеличен до

b sp l = B l - W - R l = K 2 * (S l - D л ) / (C л - D л ) - K 3 л * (P л / P s ) * (T s / T l ) - W = 0

Коэффициент рассеяния равен 0, потому что частицы отсутствуют. Этот уравнение также справедливо для газа с высокой шкалой.Два уравнения вычитаются от другого. Термин W выпадает, и остается неизвестным только K 2 . который затем может быть решен для.

K 4 аналогично вычисляется с использованием данных обратного рассеяния. Уравнение для газа с низкой шкалой

b bsp l = B l - W - R l = K 2 * (S l - D л ) / (C л - D л ) - K 4 * K 3 л * (P л / P s ) * (T s / Т л ) - W = 0

Уравнение снова применяется к газу с высокой шкалой.Два уравнения вычитаются, чтобы исключить W, и остается неизвестным только K 4 .

Список литературы
  • Anderson, TL, Covert, DS, Wheeler, JD, Harris, JM, Perry, KD, Trost, BE, Jaffe, DJ, и Ogren, JA, "Доля обратного аэрозольного рассеяния и альбедо однократного рассеяния: измеренные значения и погрешности на прибрежной станции" на северо-западе Тихого океана ", J. Geophysical Research , 104, 26793-26807, 1999.
  • Андерсон, Т.Л., Коверт, Д.С., Маршалл, С.Ф., Лаукс, М.Л., Чарлсон, Р.Дж., Ваггонер, А.П., Огрен, Дж. А., Калдов, Р., Холм, Р.Л., Куант, Ф.Р., Сем, Дж.Дж., Виденсохлер, А., Алквист , Н.А., и Бейтс, Т.С., "Рабочие характеристики высокочувствительного трехволнового нефелометра полного рассеяния / обратного рассеяния", J. Atmospheric and Oceanic Technology , 13, 967-986, 1996.
  • Андерсон, Т.Л. и Огрен, Дж. А., "Определение радиационных свойств аэрозоля с помощью интегрирующего нефелометра TSI 3563", Aerosol Science and Technology , 29, 57-69, 1998.
  • Хайнценберг, Дж. И Чарлсон, Р. Дж., «Конструкция и применение интегрирующего нефелометра: обзор», J. Atmospheric and Oceanic Technology , 13, 987-1000, 1996.

Что происходит внутри спектрофотометра?

Мэтт Бостик
Разработка продукта

мая 2018


Спектрофотометр - это аналитический прибор, используемый для измерения количества поглощенного (или прошедшего) света при его прохождении через образец, например раствор, содержащий пищевой краситель.Спектрофотометры работают по нескольким основным принципам:

  • Интенсивность цвета является мерой количества растворенного вещества в растворе. Например, представьте 2 раствора, содержащие красный пищевой краситель, причем первый раствор имеет более светлый цвет, чем второй. Наблюдая за двумя растворами, многие студенты, изучающие естественные науки, сделают вывод, что по мере того, как цвет раствора становится более глубоким, концентрация пищевого красителя увеличивается. Применяя этот принцип здравого смысла, спектрофотометр можно использовать для определения концентраций соединений в растворе.
  • Каждое вещество поглощает или передает только определенные длины волн лучистой энергии (энергия электромагнитных волн). Свет - это форма электромагнитного излучения. Когда свет взаимодействует с веществом, определенные длины волн могут поглощаться веществом, в то время как другие длины волн могут передаваться или отражаться. Например, рассмотрим зеленое растение. Молекула хлорофилла в зеленых растениях поглощает красные и фиолетовые волны видимого спектра.Однако та же самая молекула хлорофилла передает зеленые длины волн, что позволяет этим передаваемым длинам волн казаться зелеными, когда мы воспринимаем зеленое растение. Применяя этот принцип, спектрофотометр может использоваться для различения соединений путем анализа длин волн, поглощаемых и / или передаваемых данным образцом.


Основы спектрофотометра
Спектрофотометры

, используемые в классе, имеют селектор переменной длины волны, который позволяет прибору пропускать свет в узком диапазоне длин волн (т.е., 340–950 нм). Как упоминалось ранее, разные соединения поглощают свет с разной длиной волны. Когда свет определенной длины волны проходит через образец растворенного материала (называемого аналитом) в спектрофотометре, прибор косвенно измеряет количество света, поглощенного этим образцом, сравнивая исходную интенсивность света, достигающего образца (I 0 ) светом, регистрируемым фотоэлементом, когда он выходит из образца (I). Отношение двух показаний называется коэффициентом пропускания света через образец (рис.1). Часто это значение умножается на 100 и интерпретируется как процент пропускания света по следующей формуле:

% T = I / I 0 x 100


Рисунок 1.


Дополнением к процентному коэффициенту пропускания является поглощение (A), количество света, поглощенного анализируемым веществом. Это логарифмическое значение без единиц измерения. Его можно считать непосредственно с прибора в режиме оптической плотности или рассчитать как десятичный эквивалент процентного коэффициента пропускания, считываемого прибором (значения оптической плотности и пропускания обратно пропорциональны).Это вычисление:

A = –log T


Как работает спектрофотометр

Чтобы лучше понять, что происходит внутри спектрофотометра, полезно знать роль каждого компонента в приборе.

  • Источник света —Источник света обеспечивает световые волны большой интенсивности от ближнего инфракрасного до ультрафиолетового, включая спектр видимого света.
  • Дифракционная решетка или призма - Дифракционная решетка разделяет источник света на определенные части спектра.Когда вы настраиваете селектор переменной длины волны, вы изменяете положение дифракционной решетки таким образом, чтобы световые волны различной длины направлялись в отделение для образца, содержащее анализируемое вещество.
  • Селектор переменной длины волны - Селектор переменной длины волны находится на внешней стороне прибора и позволяет ему по существу фильтровать свет, передавая свет только с определенной длиной волны или диапазоном интересующих длин волн.
  • Отсек для образцов - Отсек для образцов содержит кювету (прозрачную трубку, предназначенную для хранения образцов для спектроскопических экспериментов), в которой находится аналит.Выбранные длины волн света проходят через аналит для обнаружения фотодетектором.
  • Фотодетектор - Свет, прошедший через аналит, попадает на фотодетектор, состоящий из полупроводникового материала. Электроны в этом материале возбуждаются пропорционально длине волны света, падающего на фотодетектор. Увеличение интенсивности света генерирует больше электронов, что приводит к увеличению тока, принимаемого сигнальным процессором.
  • Дисплей - Многие спектрофотометры отображают как коэффициент пропускания, так и поглощение образца.


Применение спектрофотометра в классе медико-биологических наук

Несмотря на то, что в классе химии есть несколько приложений для спектрофотометра, этот прибор может быть одинаково полезен преподавателям естественных наук. Например, спектрофотометры можно использовать для оценки количества клеток, суспендированных в среде. Рассмотрим дрожжевые клетки в растворе. Поскольку все частицы в суспензии рассеивают свет, дрожжевые клетки в растворе также будут рассеивать свет по мере роста, в результате чего раствор будет казаться мутным.По мере увеличения мутности (непрозрачности) раствора на фотоприемник будет попадать меньше света. Рассеяние света измеряется спектрофотометром, который регистрирует оптическую плотность. Однако следует отметить, что для измерения светорассеяния и поглощения используются разные принципы. Из-за этого количество света, рассеянного раствором, называется его оптической плотностью, а не поглощением.


Связанные ресурсы

Рассмотрим следующие продукты и исследования Каролины, в которых используется спектрофотометрия.

Измерьте скорость света | Ресурс

Лист учащегося

В этом практическом я буду:

  • Тщательное измерение и запись результатов эксперимента.
  • Расчет скорости света по записям моего эксперимента.
  • Анализирую метод эксперимента с целью повышения точности вычисленного мной значения.

Введение:

Египетский фараон Эхнатон объявил, что существует только один бог, и это Атон, солнечный диск.Солнце является источником нашего света и важно для нашей жизни в Египте. У древних египтян были странные истории, объясняющие свет и тьму дня.

Кажется, что Солнце в небе очень далеко. Если бы это было не так, мы были бы обожжены жаром Солнца, поэтому свет должен пройти от Солнца к Земле. Вы можете узнать, насколько быстро распространяется свет, используя следующий метод.

Оснащение:

  • Доступ к микроволновой печи
  • 1 большая тарелка или неглубокая чаша
  • 1 плоская неметаллическая пластина или доска
  • 4 ломтика хлеба примерно одинаковой толщины из прямоугольной буханки
  • Ручка сливочного масла или маргарина
  • 1 обеденный нож
  • 1 линейка (длина 30 см)
  • Калькулятор
  • Бумажные полотенца

Предупреждения об опасности:

Убедитесь, что на хлебе нет металла, когда его помещают в микроволновую печь, и будьте осторожны с маслом или маргарином, так как он может быть очень горячим, когда выходит из микроволновой печи.

Метод:

  1. Выньте вращающийся поднос из микроволновой печи. Или вы можете использовать поворотный стол, перевернув его над вращающимися частями. Перед использованием убедитесь, что он не поворачивается.
  2. Проверьте заднюю или дверную кромку микроволновой печи на частоту волны. Это будет в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Это должно быть около 2450 МГц или 2,45 ГГц.
  3. Поставьте большую тарелку или миску на вращающиеся части, чтобы тарелка или миска не могла вращаться при включении микроволновой печи.Или используйте поворотный стол вверх дном, как указано в пункте 1.
  4. Возьмите четыре ломтика хлеба. С помощью обеденного ножа равномерно, но густо распределите масло или маргарин с одной стороны до края корочки.
  5. Положите ломтики хлеба на плоскую тарелку или доску квадратными ломтиками 2 x 2, так чтобы получился хлебный лист.
  6. Добавьте немного сливочного масла по краям, чтобы получить сплошную масляную поверхность.
  7. Осторожно поставьте плоскую тарелку с хлебом в центр микроволновой печи.Включите и разогрейте хлеб, пока масло не начнет таять. Это должно занять около 10-15 с, но на всякий случай проверяйте каждые 5 с.
  8. Когда вы увидите, что масло или маргарин растаяли параллельными полосками, разделенными нерасплавленными полосками, выключите микроволновую печь.
  9. С помощью линейки измерьте расстояние в сантиметрах между расплавленными полосками.
  10. Умножьте это число на 2, чтобы получить длину волны микроволновой печи. Вероятно, около 12 см.
  11. Частота волны - это количество волн, генерируемых за секунду. Возьмите значение частоты микроволн и умножьте его на длину волны.Если частота указана в мегагерцах, вам нужно будет умножить ее на 1 миллион (1000000), а при использовании гигагерц умножить на 1 миллиард (1000000000).
  12. Это даст вам приблизительную скорость света в сантиметрах в секунду. Чтобы преобразовать его в метры в секунду, разделите на 100. Найдите фактическую скорость света, сравните свой ответ и попытайтесь выяснить, насколько точным был ваш метод.
  13. Как бы вы могли сделать его более точным?

Теория:

Микроволновая печь производит микроволны (разновидность электромагнитных волн) из устройства, называемого магнетроном.

Магнетрон обычно находится с правой стороны внутри микроволновой печи, покрытой решеткой. Микроволны попадают в шкаф микроволновой печи через решетку. Волны большие и распространяются по шкафу, отражаясь от противоположной стены. Это создает стоячую волну, в которой две волны движутся в противоположных направлениях, как показано на диаграмме 1 ниже:

Эти две волны взаимодействуют, создавая огромные вибрации в одних точках, а в других местах вибрации нет.

Это означает, что молекулы будут очень сильно колебаться там, где есть сильные колебания, и поскольку кинетическая энергия молекулы высока, температура увеличивается. В областях, где вибрация очень низкая, кинетическая энергия молекул будет низкой, поэтому температура будет ниже. Эти две разные области разделены половиной длины волны.

Поворотный столик в микроволновой печи предназначен для того, чтобы переворачивать пищу так, чтобы она готовилась равномерно.

Если вы поместите намазанный маслом хлеб в микроволновую печь, масло сначала растает там, где микроволны наиболее интенсивны, поэтому расстояние между ними будет составлять половину длины волны.

Итак, какое отношение длина волны имеет к скорости света?

Ваша микроволновая печь излучает микроволны, вибрирующие с определенной частотой. Эта частота указана на задней панели вашей микроволновой печи.

Длина волны зависит от того, насколько быстро волна колеблется (частота) и насколько быстро она движется. Поскольку это разновидность света, он движется со скоростью света.

Скорость, длина волны и частота тесно связаны, как показано на диаграмме 2:

Таким образом, это означает, что если волна имеет частоту 100 Гц, она пройдет свою длину волны 100 раз за секунду.Итак, скорость волны - это ее частота, умноженная на длину волны.

Поскольку микроволны - это разновидность света, вы только что измерили приблизительную скорость света.

Лист учителя и техника

На этой практике студенты будут:

  • Тщательно измерьте и запишите результаты эксперимента.
  • Вычислите скорость света, используя записи их эксперимента.
  • Проанализируйте метод эксперимента, чтобы повысить точность вычисленного значения.

Введение:

В большинстве домов есть микроволновая печь . Студенты будут хорошо осведомлены о них при приготовлении пищи. Однако их также можно использовать в качестве научного инструмента для определения скорости света .

Микроволновая печь производит микроволны, которые представляют собой тип электромагнитной волны , точно такой же, как радиоволны, инфракрасный или видимый свет. Волна имеет пик и впадину .

Что это означает с точки зрения энергии можно пояснить с помощью диаграммы, подобной приведенной ниже.В то же время вы можете познакомить студентов с терминами амплитуда , длина волны и частота .

Амплитуда - это максимальное расстояние, на которое распространяется волна, от своего положения покоя. Чем выше волна движется вверх и вниз во время вибрации, тем больше амплитуда результирующих волн.

Расстояние между двумя последовательными (один за другим) гребнями или впадинами волны называется длиной волны (λ) .Длину волны можно измерить от любой точки на волне, если она измеряется до той же точки на следующей волне.

Число полных волн или полных циклов в единицу времени называется частотой . Поскольку каждая полная волна имеет один гребень и одну впадину, вы можете думать о частоте как о количестве гребней или впадин, возникающих в единицу времени. Единица измерения частоты волн называется герц (Гц). Частота волны зависит от частоты, на которой ее источник колеблется.

Диапазон учебных программ:

Это задание предназначено для учащихся средних классов, изучающих свет и волны. Связан с:

  • отчет о результатах расследования, включая устные и письменные объяснения, демонстрацию или представление результатов и выводов;
  • используя простую математику для вычисления физической величины;
  • использование прямых научных доказательств для ответа на вопросы или подтверждения своих выводов; и
  • построение более систематического понимания материалов путем изучения и сравнения свойств широкого диапазона материалов;

Идем дальше:

Обсудите, почему микроволновая печь должна иметь вращающееся основание.Обсудите, достаточно ли одного результата и как вы можете повысить его точность.

Предупреждения об опасности

Убедитесь, что на хлебе нет металла, когда его помещают в микроволновую печь, и будьте осторожны с маслом или маргарином, так как он может сильно нагреться.

Альтернативой хлебу с маслом является использование большого плоского квадрата шоколада. Опять же, здесь много тепла, и расплавленный шоколад трудно вынуть из микроволновой печи.

Будьте осторожны при перемещении микроволновой печи.

Оснащение:

  • Доступ к микроволновой печи
  • 1 большая тарелка или неглубокая чаша
  • 1 плоская неметаллическая пластина или доска
  • 4 ломтика хлеба примерно одинаковой толщины из прямоугольной буханки
  • Ручка сливочного масла или маргарина
  • 1 обеденный нож
  • 1 линейка (длина 30 см)
  • Калькулятор
  • Бумажные полотенца

Технические примечания:

Это хорошо работает как домашний эксперимент, но как школьный эксперимент он ограничен доступом к имеющейся микроволновой печи.Поэтому разумно предположить, что это будет только демонстрация в школьной лаборатории.

Этот эксперимент легко настроить и провести, даже если он может немного запутаться.

Для правильного выбора времени может потребоваться несколько попыток. Я получил еще один результат из того же хлеба, намазав маслом другую сторону (когда она была комнатной температуры) и использовала ее снова. Результаты были такими же.

На хлебе отчетливо видны расплавленные и нерасплавленные части, хотя не совсем понятно, где измерять, с разными возможными частями, измеряющими разное количество.

Трудно получить результаты, точно соответствующие реальной скорости света, поэтому, вероятно, придется обсудить это со студентами. Обсуждение будет касаться того, откуда мы можем проводить измерения, а также того, сколько образцов нам нужно провести, чтобы получить набор результатов, и как мы можем получить средний результат из этих образцов.

Результаты дают хорошее визуальное представление, объединяющее заметки о том, как работает микроволновая печь.

Свет и лабораторная мышь

Основные моменты

Свет оказывает широкое влияние на физиологию и поведение лабораторных мышей.

Эти эффекты опосредуются как зрительными, так и невизуальными фоторецепторными системами.

Многие широко используемые линии лабораторных мышей несут мутации, влияющие на эти системы.

Здесь мы приводим практические рекомендации по использованию света для исследователей, работающих с лабораторными мышами.

Abstract

Свет оказывает широкое влияние на физиологию и поведение.Помимо широко признанной роли света в зрении, свет также играет важную роль во многих невизуальных реакциях, включая регулирование циркадных ритмов, сна, сужения зрачка, частоты сердечных сокращений, высвобождения гормонов, обучения и памяти. У млекопитающих все ответы на свет опосредуются фоторецепторами сетчатки, включая классические палочки и колбочки, участвующие в зрении, а также недавно идентифицированные экспрессирующие меланопсин фоторецептивные ганглиозные клетки сетчатки (pRGC). Таким образом, понимание воздействия света на лабораторных мышей зависит от понимания физиологии этих фоторецепторов сетчатки, включая их разную чувствительность к абсолютным уровням света и длинам волн.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *