Определение мощности источника тока. Гудилов_Физ_практ_Ч_2_2008(1). Физический практикум
 Скачать 1.62 Mb.
|
|
21.3. Описание лабораторной установки Для определения концентрации окрашенных разбавленных растворов используется фотоэлектроколориметр ФЭК-М. Принципиальная схема прибора изображена на рис. 21.1. Свет от источника 1 собирается в узкий пучок конденсорами 2, затем, отразившись от зеркала 3, проходит матовые рассеиватели 4 и линзы 5; далее в левом плече проходит через растворитель, а в правом плече – через раствор. Гальванометр Г регистрирует разность показаний фотоэлементов Э 1 и Э 2 . Щелевая диафрагма Щ при вращении связанного с ней барабана со шкалою Д изменяет свою ширину и тем самым изменяет величину светового потока, падающего на фотоэлемент Э 2 . Фотометрический нейтральный клин К служит для ослабления светового потока, падающего на фотоэлемент Э 1 Рис. 21.1. Оптико-электрическая схема фотоэлектроколориметра Рис. 21.2. Общий вид прибора Общий вид прибора представлен на рис. 21.2. Держатели кювет имеют три гнезда, вращаются вокруг вертикальной оси и фиксируются в трех положениях. Узел цветных фильтров состоит из четырех фильтров: 1 – нейтральный, 2 – зеленый, 3 – синий, 4 – красный. Установка их попарно на пути прохождения световых пучков осуществляется рукояткой 2. Узел нейтральных клиньев состоит из двух круговых клиньев: один из них предназначается для грубой настройки, другой – для точной. Клин грубой настройки приводится во вращение рукояткой 3, клин точной настройки – рукояткой 4. Гальванометр 5 используется как нулевой прибор в схеме соединения фотоэлементов и подсоединяется к приборным гнездам 6. Цифры 0, 1, 2 слева на панели прибора указывают, на какую чувствительность включен гальванометр: 0 – гальванометр выключен, 1 – на малую чувствительность, 2 – на большую чувствительность. Для переключения гальванометра на большую или на малую чувствительность служит рукоятка 7. Работу на приборе следует начинать при включении гальванометра на малую чувствительность. Переход на большую чувствительность разрешается только после уравнивания световых потоков на малой чувствительности. С щелевой диафрагмой Щ связаны два отсчетных барабана 8 (рис. 21.2), сидящих на одной оси. На каждом барабане нанесены две шкалы: шкала светопропускания (черная) и шкала оптической плотности (красная). 21.4. Методика проведения эксперимента Метод измерения оптической плотности основан на уравнивании двух световых пучков при помощи переменной щелевой диафрагмы. Чтобы исключить влияние рассеянного света и поглощение растворителя, свет пропускается через две одинаковые кюветы. Сначала в левый и в правый пучки света помещают кюветы с растворителем. Индекс правого барабана устанавливают на нуль делений шкалы оптической плотности (или 100 % по шкале светопропускания). Щелевая диафрагма при этом имеет минимальную ширину. Вращением круговых фотометрических клиньев устанавливают стрелку гальванометра на нуль. Затем в правый пучок света вводится кювета с исследуемым раствором. Вследствие поглощения света раствором на фотоэлемент Э2 (рис. 21.1) будет падать меньший световой поток, чем на фотоэлемент Э1, и стрелка гальванометра отклонится от нуля. Вращением измерительных барабанов увеличивают ширину щелевой диафрагмы и устанавливают стрелку гальванометра на нуль. Величина оптической плотности отсчитывается по правому барабану. Выбранного способа измерения следует придерживаться при всех измерениях оптической плотности предлагаемых растворов, то есть отсчет оптической плотности нужно брать только по правому барабану. Учитывая зависимость молярного коэффициента поглощения от частоты (длины волны) падающего света, измерение оптической плотности растворов производится в монохроматическом свете. Измерив оптические плотности D для растворов известной концентрации С, строят график зависимости D = f(C). По графику определяют неизвестную концентрацию. 21.5. Порядок выполнения работы 1. Включите прибор в сеть за 15 мин до начала измерений, предварительно убедившись, что рукоятка переключения чувствительности 7 (рис. 21.2) стоит в положении «0». 2. Введите на пути световых пучков красные фильтры, установив рукоятку 2 в положение «4». 3. В правый и левый кюветодержатели 1 поместите кюветы с дистиллированной водой, заполненные на 2/3 их высоты. 4. Индекс правого барабана 8 установите на нуль делений оптической плотности (красная шкала). 5. Установите рукоятку переключения чувствительности в положение «1». 6. Вращением круговых фотометрических клиньев 3 (грубо) и 4 (точно) установите стрелку гальванометра 5 на нуль. 7. Установите рукоятку переключения чувствительности в положение «2». 8. Вращая круговые фотометрические клинья 3 и 4, установите стрелку гальванометра 5 снова на нуль. 9. Переведите рукоятку чувствительности 7 из положения «2» в положение «1». 10. Приподняв кюветодержатель 6 так, чтобы он вышел из фиксирующего штифта, и, повернув его до нового совмещения белой точки на кюветодержателе с риской на корпусе, опустите его, введя при этом в правый пучок света кювету с исследуемым раствором наименьшей концентрации. 11. Вращением правого барабана 8 установите стрелку гальванометра на нуль. 12. Рукоятку переключения чувствительности 7 переведите в положение «2». 13. Вращением правого барабана 8 установите стрелку гальванометра на нуль и показание оптической плотности D (красная шкала) занесите в табл. 21.1. 14. Сделайте измерения оптической плотности оставшихся растворов известной концентрации в порядке ее возрастания, а также раствора неизвестной концентрации (X) по п. 9–13 и результаты занесите в табл. 21.1. 15. Повторите измерение оптической плотности всех растворов по п. 9–13 три раза. 21.6. Обработка результатов измерений 1. Занесите в табл. 21.1 значения известных концентраций растворов в порядке возрастания (указаны на лабораторном столе). 2. Вычислите средние значения оптической плотности D для каждой концентрации. 3. Выбрав необходимый масштаб, постройте на миллиметровой бумаге график зависимости D=f(C). 4. По графику D=f(C) найдите концентрацию раствора X и занесите результат в протокол. Таблица 21.1 Результаты экспериментальных измерений оптической плотности растворов Растворы C моль/м 3 D 1 D 2 D 3 D 1 2 3 4 5 X 21.7. Контрольные вопросы 1. Что представляет собой свет? 2. Как связан коэффициент преломления света в веществе с диэлектрической проницаемостью? 3. Что такое дисперсия света? 4. При каких условиях наблюдается нормальная и аномальная дисперсии? 5. Что называется поглощением света? 6. Как объясняет классическая электронная теория поглощение света? 7. Запишите уравнение плоской монохроматической волны, распространяющейся в среде, не поглощающей энергию, и в среде, поглощающей энергию. Объясните различие. 8. Почему многие диэлектрики прозрачны в видимой области света, а металлы нет? 9. Почему в полярных жидкостях коэффициент преломления света не может быть вычислен через значение диэлектрической проницаемости вещества, измеренной в статическом электрическом поле? 10. В чем особенности поглощения света жидкостями с полярными молекулами? 11. Опишите, как меняется с частотой поглощение электромагнитных волн в воде, и объясните, почему это происходит. 12. Запишите закон Бугера – Ламберта – Бера и объясните физический смысл каждой величины, входящей в закон. 13. На чем основаны методы концентрационной колориметрии, и какой из методов используется в данной работе? 14. Начертите принципиальную схему фотоколориметра и объясните назначение каждой из ее частей. 15. Как исключается влияние рассеяния и поглощения растворителем света на точность измерения оптической плотности? Рекомендуемая литература 1. Савельев, И. В. Курс общей физики. В 3 т.: учеб. пособие для вузов / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1982. – Т. 2. § 142, 144, 145. 2. Детлаф, А. А. Курс физики: учеб. пособие для вузов / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 1989. – § 33.1–33.5. 3. Ландсберг, Г. С. Оптика: учеб. пособие для вузов/ Г. С. Ландсберг. – М.: Просвещение, 1977. – § 154–57. 4. Сивухин, Д. В. Оптика: учеб. пособие / Д. В. Сивухин. – М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1985. – § 84. У ч е б н о е и з д а н и е Сергей Михайлович Гудилов Дмитрий Григорьевич Ковтун Станислав Владимирович Медников ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ Учебное пособие Ч а с т ь 2 Редактор Е. А. Пичугина Темплан 2008 г. Поз. № 68. Подписано в печать 20.11.2008 г. Формат 6084 1/16. Бумага газетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 12,09. Уч.-изд. л. 15,45. Тираж 500 экз. Заказ . Волгоградский государственный технический университет 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28. РПК "Политехник" Волгоградского государственного технического университета. 400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35. |