50047

Визначення показника заломлення та концентрації водних розчинів за допомогою рефрактометра

Лабораторная работа

Физика

Мета роботи Ознайомитися з будовою і принципом дії рефрактометра типу РПЛ2 оволодіти методикою експериментального визначення показників заломлення та концентрацій водних розчинів цукру визначення граничних кутів які відповідають початку повного внутрішнього відбивання від межі розділу скло досліджуваний розчин Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати закони геометричної...

Украинкский

2014-01-14

316 KB

30 чел.

озділ І. Геометрична оптика


  1.  Лабораторна робота № 5

Визначення показника заломлення та конЦЕНТРАЦІЇ водних розчинів за допомогою рефрактометра

Мета роботи

Ознайомитися з будовою і принципом дії рефрактометра типу РПЛ–2, оволодіти методикою експериментального визначення показників заломлення та концентрацій водних розчинів цукру, визначення граничних кутів, які відповідають початку повного внутрішнього відбивання від межі розділу скло – досліджуваний розчин

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати закони геометричної оптики, фізичний зміст абсолютного і відносного показників заломлення середовища (§1.1), суть явища повного внутрішнього відбивання світла на межі розділу двох середовищ (§1.1)

Прилади і матеріали

Рефрактометр типу рпл−2, набір водних розчинів цукру різних концентрацій, фільтрувальний папір, піпетка або скляна паличка

Теоретичні відомості та опис приладу

Рефрактометр рпл−2 призначений для визначення показників заломлення рідин і розчинів. Так як показник заломлення розчину  залежить від кількості розчиненої речовини (чим більша концентрація  розчину, тим більший його показник заломлення), то, вимірюючи , можна визначити і концентрацію  речовини в розчині, наприклад, цукру у воді.

В рефрактометрі рпл−2 значення показника заломлення розчину  та відповідна концентрація  розчиненої речовини у вагових процентах у водному розчині безпосередньо відображені на його шкалі.

В основі дії рефрактометра рпл−2 лежить явище повного внутрішнього відбивання. Основною частиною рефрактометра є дві призми А і В (рис. 1), які виготовлені із скла, що має назву флінт. Призма В з добре відполірованою гранню називається вимірювальною, а призма А – освітлювальною. Грань А1А2, що повернута до призми В, є матовою. Вузький проміжок (~ 0,1 мм) між призмами заповнюється досліджуваним розчином.

Промені світла, що падають на призму А, переходять у шар розчину під різними можливими кутами (від 00 до 900), попадаючи на межу розділу між розчином та призмою В також під кутами від 00 до 900. Показник заломлення скла  призми В більший від показника заломлення  досліджуваного розчину, а тому в призмі В заломлені промені будуть розповсюджуватись під кутами від 00 аж до граничного кута . Далі промені виходять з призми  у повітря, зазнавши ще одного заломлення. На рис. 1 показано крайній промінь К–О–М–Е, що відповідає граничному куту . Якщо на шляху цього променя поставити зорову трубу, то в її окулярі побачимо поле зору, яке поділено на світлу і темну зони. Кут  виходу променя К–О–М–Е з призми  залежить від показників заломлення  розчину і скла – , а також і від заломлюючого кута  призми. Із співвідношень, які випливають із законів заломлення променів, їх геометрії і явища повного внутрішнього відбивання, можна отримати формулу:

                                                                                                              (1)

З (1) видно, що за відомими значеннями кута  і показника заломлення  скла можна визначити показник заломлення  розчину. Також за цією формулою градуюють шкалу відліків  та  рефрактометра.

Користуючись рефрактометром обчислень робити не потрібно, а лише необхідно тільки навести зорову трубу рефрактометра так, щоб три риски (- - -), які видно в її окулярі, збігались з межею між темною та світлою зонами поля зору. Після цього роблять відлік показника заломлення  і концентрації  розчину за шкалою, яку видно через окуляр зорової труби.

Визначивши за шкалою рефрактометра для кожного розчину значення показника заломлення  та використавши відоме значення показника заломлення  скла, можна обчислити граничні кути , які відповідають початку повного внутрішнього відбивання для межі розділу скло–досліджуваний розчин з формули:

.                                                                       (2)

Звідки       

.                                                                     (3)

Рефрактометр освітлюється білим світлом. Тому, внаслідок явища дисперсії світла, межа розділу світлої і темної зон матиме кольорове забарвлення. Для усунення цього забарвлення служить дисперсійний компенсатор, який дозволяє отримати чітку межу розділу зон рідин.

Послідовність виконання роботи

  1.  Увімкнути рефрактометр в мережу 220 В.
  2.  Відкрити верхню камеру рефрактометра.
  3.  Витерти фільтрувальним папером поверхні вимірювальної призми В і освітлювальної А.
  4.  Нанести піпеткою 2–3 краплини досліджуваного розчину на чисту та суху поверхню вимірювальної призми В та плавно закрити верхню камеру.
  5.  Спрямувати світло через вікно верхньої камери на призму А.
  6.  Навести окуляр зорової труби на різке зображення шкали приладу та, користуючись компенсатором, усунути кольорове забарвлення межі розділу світлої та темної зон поля зору.
  7.  Пересуваючи зорову трубу, сумістити три риски (- - -) з межею між темною та світлою зонами поля зору і визначити за лівою частиною шкали показник заломлення розчину , а за правою – концентрацію  розчину.
  8.  Для кожного з розчинів вимірювання згідно п.п. 2–7 повторити тричі.
  9.  Знайти середні значення показників заломлення  та концентрацій  розчинів і оцінити похибки вимірювань.
  10.  За відомими середніми значеннями показників заломлення  досліджуваних розчинів та показником заломлення  скла () обчислити за формулою (3) граничні кути , що відповідають початку повного внутрішнього відбивання світла для межі розділу скло–досліджуваний розчин.
  11.  Результати вимірювань та розрахунків записати в таблицю 1.
  12.  Побудувати та проаналізувати графіки залежності величини показника заломлення  розчину та граничного кута  від концентрації  водного розчину цукру.

             Таблиця 1

розчину

№ з/п

δ, %

С, %

ΔС

δС,%

1

1

2

3

сер.

2

1

2

3

сер.

3

1

2

3

сер.

4

1

2

3

сер.

Контрольні запитання

  1.  Сформулюйте основні закони геометричної оптики.
  2.  Що називається абсолютним і відносним показниками заломлення середовища та який їх фізичний зміст?
  3.  Який принцип дії рефрактометра РПЛ–2?
  4.  Поясніть суть явища повного внутрішнього відбивання.
  5.  Який кут називається граничним кутом?
  6.  Чому виникає та як усунути кольорове забарвлення межі поля зору в рефрактометрі при використанні для його роботи білого світла?


1.3. Лабораторна робота № 16

Визначення фокусних відстаней Збиральної та розсіювальної лінз

Мета роботи

Ознайомитись із методами визначення фокусних відстаней збиральної і розсіювальної лінз

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати закони геометричної оптики (§1.1), правила побудови зображень предметів за допомогою лінз (§1.2; §1.3), володіти методами визначення фокусної відстані збиральної і розсіювальної лінз (§1.4)

Прилади і матеріали

Двояковипукла збиральна лінза, двояковгнута розсіювальна лінза, світний предмет –електрична лампочка розжарення в непрозорому футлярі, який має виріз у вигляді стрілки , білий екран

Послідовність виконання роботи

  1.  Майже на кінцях оптичної лави розмістити світний предмет та білий екран і виміряти відстань  між ними. Збиральна лінза повинна мати фокусну відстань таку, щоб виконувалася умова >4F (див. рис. 1.7).
  2.  Розмістити збиральну лінзу між світним предметом та екраном і, пересуваючи її, знайти спочатку перше чітке збільшене зображення стрілки на екрані та визначити положення лінзи.
  3.  Переміщати лінзу далі вздовж оптичної лави та знайти друге, чітке зменшене зображення світного предмета. Зафіксувати це положення лінзи за шкалою відліку оптичної лави та визначити відстань  між двома фіксованими положеннями лінзи.
  4.  За формулою (1.10)                           

                                                                                                                                           (1)

      знайти фокусну відстань збиральної лінзи.

  1.  Повторити експеримент для 3 – 5 різних значень відстаней  та визначити середнє значення для фокусної відстані збиральної лінзи.
  2.  Сумістити збиральну лінзу з розсіювальною лінзою та повторити аналогічні вимірювання, передбачені п.п. 1 – п.п. 3, і за формулою (1.11)

                                                                                                                                   (2)

      визначити фокусну відстань для суміщених лінз.

  1.  За формулою (1.12)

                                                                                                                                           (3)

розрахувати значення фокусної відстані  розсіювальної лінзи.

8. Визначити оптичну силу збиральної та розсіювальної лінз.

  1.  Результати вимірювань та обчислень записати в таблицю1.

Таблиця 1

Збиральна лінза

№ з/п

1

2

3

сер.

Розсіювальна лінза

№ з/п

1

2

3

сер.

Контрольні запитання

  1.  Запишіть і проаналізуйте формулу тонкої лінзи.
  2.  Що називається головним фокусом, головною та побічною оптичними вісями лінзи?
  3.  Які властивості середовища та матеріалу лінзи впливають на величину фокусної відстані лінзи?
  4.  Запишіть та поясніть формулу для оптичної сили суміщених тонких лінз.
  5.  З’ясуйте суть методу визначення фокусної відстані збиральної лінзи.
  6.  Які особливості методики розрахунку фокусної відстані розсіювальної лінзи?
  7.  Що називають лінійним збільшенням лінзи? Як визначити збільшення оптичної системи?
  8.  Побудуйте зображення для збиральної та розсіювальної лінз. (Розгляньте всі можливі випадки).

PAGE  6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24547. Классическая архитектура ОС 26.18 KB
  Для надежной и безопасной работы ОС ее ядро должно иметь более высокие привилегии по сравнению со вспомогательными модулями самой ОС и пользовательскими приложениями рис. Привилегии ядра обеспечиваются средствами аппаратной поддержки процессора который должен поддерживать как минимум два режима работы: пользовательский режим user mode; привилегированный режим ядра kernel mode. Ядро ОС в привилегированном режиме При обращении к ядру происходит переход из пользовательского режима работы в привилегированный что требует дополнительных...
24548. Микроядерная архитектура ОС 70.66 KB
  В микроядерной архитектуре в привилегированном режиме работает только небольшая часть ОС называемая микроядром. Роль посредника при взаимодействии выполняет микроядро. Микроядро в привилегированном режиме имеет доступ к адресным пространствам всех приложений и поэтому может выступать в качестве посредника. Микроядро принимает сообщение клиента и передает его серверу.
24549. В чем заключается принцип безопасности и как он обеспечивается операционной системой 14.52 KB
  В чем заключается принцип безопасности и как он обеспечивается операционной системой 3.6 Обеспечение безопасности вычислительной системы. Под обеспечением безопасности вычислительной системы понимается защита от несанкционированного доступа к информации а также к программным модулям защита ресурсов одного пользователя от других и установление квот по ресурсам для предотвращения захвата одним пользователем всех системных ресурсов например памяти. Уровни безопасности вычислительных систем обозначаются A B C D причем D низший уровень...
24550. Что такое мультипрограммирование (многозадачность). Реализация мультипрограммирования в системах пакетной обработки, разделения времени, реального времени 54.02 KB
  Что такое мультипрограммирование многозадачность Реализация мультипрограммирования в системах пакетной обработки разделения времени реального времени. При реализации мультизадачности существуют разные критерии эффективности: пропускная способность количество задач выполняемых ВС в единицу времени; удобство работы пользователей заключающееся в их возможности работать в интерактивном режиме сразу с несколькими приложениями; реактивность системы способность системы выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском...
24551. Мультипроцессорная обработка, архитектуры мультипроцессорных систем 16.56 KB
  В настоящее время обычным стало включение нескольких процессоров в архитектуру даже персонального компьютера. В мультипроцессорных системах несколько задач выполняются действительно одновременно так как имеется несколько обрабатывающих устройств процессоров. Мультипроцессирование не исключает мультипрограммирования: на каждом из процессоров может попеременно выполняться некоторый закрепленный за данным процессором набор задач. Симметричная архитектура мультипроцессорной системы предполагает однородность всех процессоров и единообразие...
24552. Что такое вычислительный процесс, поток. Состояния процесса 72.89 KB
  Что такое вычислительный процесс поток Состояния процесса.Планирование процессов и потоков. Понятия процесс и поток. Для реализации многозадачности необходимо определить каким образом ОС будет разделять между задачами процессор и другие ресурсы компьютера.
24553. Психосоматические взаимосвязи в организме человека 58.5 KB
  Условнорефлекторная модель И. Конверсионная модель соматических расстройств З. Конверсионная модель объясняет нарушения произвольной моторики так же полезна для понимания психогенных расстройств чувствительности нарушений походки ощущения кома в пищеводе при истерии. В соответствии с конверсионной моделью с появлением соматического симптома пациент испытывает эмоциональное облегчение благодаря смягчению гнета бессознательного конфликта.
24554. Консультирование в кризисной службе 71.5 KB
  Психическая травма вызывает следующие реакции: 1. Физиологические реакции: учащенное сердцебиение; повышение кровяного давления; чувство сжатия в груди; затрудненное дыхание; потливость ладоней; дрожание и подергивание мышц; напряженность мышц шеи и или спины; тяжесть в руках и ногах; головные боли; частое мочеиспускание; расстройство стула; тошнота рвота; нарушение сна; потеря аппетита; частое чихание; приступы слабости; склонность к простудам и аллергиям; скрипение зубами во сне; придавленная поза. Эмоциональные реакции: повышенная...
24555. Психологический анализ проблемы клиента 72.5 KB
  Психологический анализ проблемы клиента. Эти приемы испся в основном на стадии расспрашивания после исповеди клиента. Общая цель беседы получить от клиента полную искреннюю инфо о его ситуации и проблеме; добиться доверия к консту развить спость клта к анализу проблемы. Терапевтическое значение: клиент понимает что чтото можно делать что ситуация не безнадежна происходит расширение диапазона реакций клиента снятие безнадежности повышение уверенности в себе.