 |
Описание лабораторной установки
|
|
|
|
В работе для определения длины световой волны используется дифракционная решетка с периодом 1/100 мм. Она является основной частью лабораторной установки, показанной на рис.30. 2.
Решетку 1 устанавливают в держатель 2, прикрепленный к концу линейки 3. На линейке располагается экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посередине, за которой имеется держатель для светофильтров. Перемещается экран вдоль линейки, можно менять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
I часть
1. Для наблюдения разложения в спектр белого света установить
дифракционную решетку в держатель так, чтобы, глядя сквозь нее и щель в экране на источник света (лампу накаливания), дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
2. Закрыть щель светофильтром, пропускающим определенную
спектральную полосу и поглощающим остальную часть сплошного спектра лампы накаливания.
3. Установить экран на определенном расстоянии L, от решетки и измерить его.
4. Измерить расстояние 2 l между максимумами +1-го и -1-го порядков на фоне экрана. Найти l ..
5. Вычислить длину волны λ при k = 1 (см. рис. 30.1):
, для малых углов 
,
тогда условие главных максимумов: 
.
6. Изменить расстояние между экраном и дифракционной решеткой и повторить п.4, 5.
7. То же для максимумов 2-го порядка k = 2.
8. Найти среднее значение λ.
9. Выполнить пункты 2 - 7 для всех имеющихся светофильтров поочередно.
10. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.
| Свето- фильтр | Порядок максимумов κ | L, мм | 2 l, мм | l, мм | λ, нм | λ среднее, нм |
| Свето- фильтр | Порядок максимумов κ | L, мм | 2 l, мм | l, мм | λ, нм | λ среднее, нм |
| Свето- фильтр | Порядок максимумов κ | L, мм | 2 l, мм | l, мм | λ, нм | λ среднее, нм |
II часть
|
|
|
1. Дифракционную решетку установить в держателе на штативе.
2. Направить луч лазера нормально плоскости решетки.
3. Наблюдать дифракционную картину на экране (в качестве которого служит стена).
4. Рассчитать длину волны видимой части лазерного излучения, сделав измерения расстояний L от решетки до экрана и l от нулевого максимума до максимума k - го порядка.
| Порядок максимумов m | Расчет от 0 максимума | l ср | L | λ | λ среднее | |
| слева l 1 | справа l 2 | |||||
Выводы:
| Дата (дд.мм.гг) | Преподаватель | Отметка о зачете лабораторной работы | Подпись преподавателя |
Контрольные вопросы:
1. Зависит ли положение максимумов освещенности, создаваемых дифракционной решеткой, от числа щелей?
2. Что выполняет роль линзы при наблюдении дифракции Фраунгофера в лабораторной установке, показанной на рис. 2?
3. Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?
4. Чем определяется качество дифракционной решетки как спектрального прибора?
5. Чем определяется дисперсия дифракционной решетки?
6. Чем определяется разрешающая способность дифракционной решетки?
ЗАНЯТИЕ № 31
| Тема раздела: | Оптические методы исследования и воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты. Элементы физики атомов и молекул. |
| Тема занятия: | Поглощение и рассеяние света. ЛюминЕсценция |
| Цель занятия: | Изучить законы поглощения и рассеяния света, рассмотреть их применение для колориметрии и нефелометрии. |
|
|
|
Теоретические вопросы:
1. Структура энергетических уровней атомов и молекул.
2. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Колориметрия.
3. Рассеяние света. Закон Рэлея. Нефелометрия.
4. Фотобиологические процессы.
5. Биофизические основы зрительной рецепции.
6. Эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ, его медицинское применение.
7. Люминесценция и фотолюминесценция. Правило Стокса.
8. Медицинское применение люминесцентных методов исследования.
Литература
1. Антонов В.Ф. и др. Биофизика. –М.: Владос, -2000.
2. Ремизов А. Н. и др. Медицинская и биологическая физика. –М.: Дрофа, -2003.
3. Ремизов А. Н. и др. Медицинская и биологическая физика. –М.: Высшая школа, -1996.
4. Губанов Н.И., Утепбергенов А.А. - Медицинская биофизика, -М.: Медицина, 1978.
5. Владимиров Ю. А. и др. Биофизика. –М.: Медицина, 1983.
6. Конспект лекций.
Самостоятельно решить задачи:
№№6.21, 6.24, 6.26, 6.34.
(А.Н.Ремизов и др. Сборник задач по медицинской и биологической физике. –М.: Высшая школа, -1987)
Практически выполнить:
| Лабораторная работа: | Определение концентрации окрашенных растворов фотоэлектроколориметром |
| Цель работы: | С помощью фотоэлектроколориметра научиться определять концентрацию окрашенных растворов. |
| Оборудование и принадлежности: | микроколориметр с кюветой, 6 растворов CuSO4 с известными концентрациями и один раствор CuSO4 с неизвестной концентрацией |
Краткие сведения по теории:
Свет, проходя через жидкость, ослабляется в результате двух процессов: поглощения и рассеяния частичками среды. Рассеянный свет возникает не только в результате вторичного излучения возбуждёнными атомами или молекулами, но и при прохождении света через оптически неоднородную среду. Особенно интенсивное поглощение света наблюдается в окрашенных средах, по интенсивности их окраски можно судить о концентрации красящего вещества.
Закон изменения интенсивности света I от глубины его проникновения l в данную среду известен под названием закона Бугера-Ламберта: I=I0∙e-kl, где I0 – интенсивность света, входящего в вещество, е – основание натурального логарифма, k – коэффициент поглощения. Бер установил, что для слабых растворов k прямо пропорционален концентрации C, т.е. k=a∙C.
|
|
|
Часто экспоненциальную зависимость представляют в виде I=I0∙10e-e Cl, причем e и a связаны соотношением e = a∙lge=0.4343a.
Отношение 
называют коэффициентом пропускания, а величину 
- оптической плотностью. В соответствии с приведенной выше формулой оптическая плотность раствора D=e Cl.
Зависимость поглощения или рассеяния света от концентрации раствора может быть использована для экспериментального определения её значения. Приборы, предназначенные для этих целей, называют колориметрами и нефелометрами.
Микроколориметр конструктивно выполнен в виде моноблока (рис. 31.1).
Рис. 31.1. Микроколориметр медицинский фотоэлектрический МКМФ-1:
1-микроамперметр; 2 - диод светоизлучающий; 3 - переключатель сети; 4 - ручка УСТАНОВКА НУЛЯ ОТ; 5- ручка УСТАНОВКА 100% Т; 6 - светозащитная крышка кюветного отделения; 7 - гнездо для рабочих светофильтров; 8 - кюветное отделение; 9 - гнездо для контрольных светофильтров; 10 - съемная крышка.
На лицевой панели прибора расположены следующие органы управления и сигнализации:
· микроамперметр 1 с двумя шкалами: шкалой коэффициентов пропускания и шкалой оптических плотностей; диод светоизлучающий 2, сигнализирующий о наличии напряжения питания;
· переключатель СЕТЬ 3 для включения микроколориметра;
· ручка переменного резистора УСТАНОВКА НУЛЯ 4;
· ручка переменного резистора УСТАНОВКА 100% Т5;
· непосредственно перед лицевой панелью находятся: гнездо для установки рабочих светофильтров 7; кюветное отделение 8.
Оптическая схема микроколориметра представлена на рис. 31.2.
Рис.31.2.Оптическая схема микроколориметра МКМФ-1
Световой поток от источника 1 собирается линзовым конденсором 2, который дает изображение нити источника в центе кюветы. После кюветы свет падает на светочувствительный слой фотоэлемента 5. На пути луча устанавливается светофильтр 3. Перед фотоэлементом может быть установлена заглушка, служащая для перекрытия светового потока.
|
|
|
|
|
|
