Đơn Vị đo độ Truyền Qua. Quang Phổ Nội Bộ Truyền T_ (i, \ Lambda)

Theo định luật Hopkins-Krantz, trong quá trình phát nổ của tinh linh các điện tích nổ có hình dạng giống nhau, nhưng có kích thước (khối lượng) khác nhau trong cùng một bầu khí quyển, các sóng nổ tương tự sẽ được quan sát ở cùng một khoảng cách.

R * = R (Po / m) , (1)

trong đó R là khoảng cách từ tâm vụ nổ, m;

Po - áp suất ban đầu tại một điểm cố định, kPa;

M là khối lượng của thuốc nổ, kg.

Công thức này giúp bạn có thể đánh giá các vụ nổ khác nhau bằng cách so sánh chúng với vụ nổ của một chất chuẩn, thường được coi là TNT. Theo TNT tương đương m TNT, kg, chúng tôi có nghĩa là khối lượng của một điện tích TNT như vậy, vụ nổ giải phóng một lượng năng lượng giống như vụ nổ của một điện tích nhất định có khối lượng m, kg, tức là.

m tnt = m Qv / Qv tnt, (2)

Trong đó Qv, Qv tnt - năng lượng nổ của một chất nhất định và TNT, kJ / kg.

Tổng năng lượng của vụ nổ, tính bằng kJ, được định nghĩa là

E = [ (P1 - P0) / (kt -1)]V1,(3)

ở đâu P1 -áp suất khí ban đầu trong bình, k Pa;

kr- chỉ số đoạn nhiệt khí ( kr = Thứ Tư / Cv);

V1 là thể tích của bình, m.

4.2 Phân công công việc thực tế.

Nhiệm vụ 1. Xác định tốc độ lan truyền của mặt trước của bộ lạc.

Nhiệm vụ 5. Tính toán tai nạn liên quan đến sự hình thành "quả cầu lửa".

Điều kiện hoàn thành nhiệm vụ.

Nhiệm vụ 1. Xác định tốc độ lan truyền của mặt trước của bộ lạc.

Tốc độ lan truyền của mặt trước bộ lạc được xác định theo công thức

V = k M, (4)

trong đó: k là hằng số bằng 43;

M là khối lượng nhiên liệu chứa trong đám mây.

Năng lượng dự trữ hữu hiệu của hỗn hợp nhiên liệu không khí được tính theo công thức:

E \ u003d 2M q C / C, (5)

Khoảng cách không thứ nguyên trong vụ nổ được tính theo công thức:

R = R / (E / P), (6)

Áp suất nổ không thứ nguyên được tính theo công thức:

P \ u003d (V / С) ((- 1) /) (0,83 / R - 0,14 / R), (7)

Nhiệm vụ 5. Tính toán tai nạn liên quan đến sự hình thành "quả cầu lửa":

Tác động nổi bật của "quả cầu lửa" đối với một người được xác định bởi lượng nhiệt năng (xung bức xạ nhiệt) và thời gian tồn tại của "quả cầu lửa", và đối với các vật thể khác - bởi cường độ bức xạ nhiệt của nó.

Dữ liệu ban đầu:

lượng nhiên liệu tràn ra khi xảy ra tai nạn 10,6 m 3;

khối lượng riêng của pha lỏng của propan,  G \ u003d 530 kg / m 3;

nhiệt độ của "quả cầu lửa",  = 1350 K.

Cần xác định thời gian tồn tại của “quả cầu lửa” và khoảng cách mà xung bức xạ nhiệt tương ứng với các mức độ bỏng khác nhau của con người.

Quy trình đánh giá hậu quả tai nạn theo GOST R 12.3.047-98 "An toàn cháy trong quy trình công nghệ":

Xung bức xạ nhiệt Q, kJ, được tính theo công thức:

Q = t s q, (8)

t s ở đâu - thời gian tồn tại của quả cầu lửa, s;

q - cường độ bức xạ nhiệt, kW / m 2.

Việc tính toán cường độ bức xạ nhiệt của "quả cầu lửa" được thực hiện theo công thức:

q = E f F q t, (9)

E f ở đâu - mật độ bề mặt trung bình của bức xạ nhiệt, kW / m 2;

Fq - hệ số góc của bức xạ;

t là độ truyền của khí quyển.

E f được xác định trên cơ sở các số liệu thực nghiệm có sẵn, cho phép lấy E f bằng 450 kW / m 2.

Hệ số góc của bức xạ được tính theo công thức

, (10)

nơi H - chiều cao của trung tâm của "quả cầu lửa", m;

Ds - đường kính hiệu dụng của "quả cầu lửa", m;

r - khoảng cách từ đối tượng bị chiếu xạ đến một điểm trên bề mặt trái đất ngay dưới tâm của "quả cầu lửa", m.

Đường kính hiệu dụng của "quả cầu lửa" D s được tính theo công thức

D s \ u003d 5,33 m 0,327, (11)

nơi tôi - khối lượng chất cháy, kg.

H - xác định trong quá trình nghiên cứu đặc biệt. Được phép lấy H bằng D s / 2.

Thời gian tồn tại của "quả cầu lửa" t s, s, được tính bằng công thức

t s = 0,92 m 0,303, (12)

Độ truyền trong khí quyển t được tính theo công thức

t = exp [-7.0 10 -4 (- D s / 2)], (13)

4.3. Lập công thức và trình bày kết quả.

1. Nghiên cứu quá trình lý thuyết của bài giảng và tài liệu giáo dục được đề xuất.

3. Thực hiện việc xác định cơ sở sản xuất nguy hiểm, sử dụng các dấu hiệu nguy hiểm của cơ sở đó.

4. Khám phá tính bền vững của các đối tượng kinh tế.

5. Phát triển các hoạt động cho MA QTDND.

6. Rút ra kết luận về các nghiên cứu đã tiếp thu, xây dựng đề xuất.

7. Lập báo cáo về công việc đã thực hiện. Hình thức báo cáo - bằng văn bản, phù hợp với yêu cầu của các khuyến nghị về phương pháp luận cho việc triển khai công việc thực tế.

8. Chuẩn bị câu trả lời để kiểm soát các câu hỏi.

9. Thực hiện sự tự chủ.

10. Bảo vệ công trình thực tế ngay từ lần đầu tiên trong vòng 15 phút.

Trình bày kết quả.

Định nghĩa

Ký hiệu và chữ viết tắt

Giới thiệu

Phần chính

Sự kết luận

Danh sách các nguồn được sử dụng

Các ứng dụng

4.4 Tùy chọn nhiệm vụ.

Số seri	Số biến thể	Giá trị M (tính bằng kg)	Với	R (m)	V1, (mét khối)
0,14
0,13
0,12
0,14
0,15
0,15
0,14
0,13
0,12
0,14
0,13
0,15
0,13
0,14
0,12
0,13
0,15
0,14
0,15
0,13
0,12
0,14
0,15
0,13
0,12
0,14
0,15
0,15
0,13
0,12

câu hỏi kiểm tra:

1. Định nghĩa một vụ nổ?

2. Nêu các đặc điểm chính của vụ nổ?

3. Mô tả quá trình nổ biến hình?

4. Biện minh cho định luật Hopkins-Krantz?

5. Các tính năng của kích nổ và làm mờ ảnh là gì?

6. Pha cao áp được đặc trưng bởi điều gì?

7. Giải thích quá trình nổ của tổ hợp nhiên liệu?

8. Cho trình tự hoạt động của sóng xung kích?

9. Sử dụng phương án của nhiệm vụ, hãy giải thích về áp suất trong quá trình nổ?

NGƯỜI GIỚI THIỆU

1. An toàn cuộc sống / Ed. L.A. Mikhailov. - M: Academy, 2009. - 272 tr.

2. Ilyin L.A. Vệ sinh bức xạ / L.A. Ilyin, V.F. Kirillov, I.P. Korenkov. - M: Geotar-Media, 2010. -384 tr.

3. Hội thảo về an toàn cuộc sống / Ed. A.V. Băng giá. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2009. - 496 tr.

4. Boltyrov V.V. Các quá trình tự nhiên nguy hiểm / V.V. Boltyrov. - M: KDU, 2010. - 292 tr.

5. Shulenina N.S. Sách bài tập về những điều cơ bản của an toàn cuộc sống / N.S. Shulenina, V.M. Shirshova, N.A. Volobuev. - Novosibirsk: Nhà xuất bản Đại học Siberi, 2010. - 192 tr.

6. Pochekaeva E.I. Hệ sinh thái và an toàn cuộc sống / E.I. Pochekaev. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2010. - 560 tr.

7. Belov S.V. An toàn tính mạng / S.V. Belov. - M: A-Prior, - 2011. - 128 tr.

8. Hwang T.A. An toàn tính mạng. Xưởng / T.A. Hwang, P.A. hwang. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2010. - 320 tr.

9. ĐIST R 22.0.01-94. BChS, An toàn trong tình huống khẩn cấp. Các điều khoản cơ bản.

10. ĐIST R 22.0.02-94. BChS. Thuật ngữ và định nghĩa của các khái niệm cơ bản.

11. ĐIST R 22.0.05-94. BChS ". Các trường hợp khẩn cấp về công nghệ. Thuật ngữ và định nghĩa

12. ĐIST R 22.0.07-95. BChS. Các nguồn khẩn cấp về công nghệ. Phân loại và danh pháp của các yếu tố gây hại và các thông số của chúng.

13. ĐIST R 22.3.03-94. BChS. Bảo vệ quần thể. Các điều khoản cơ bản.

14. ĐIST R 22.1.01-95. BChS. Theo dõi và dự báo. Các điều khoản cơ bản.

15. ĐIST R 22.8.01-96. BChS ". Loại bỏ các tình huống khẩn cấp.

16. ĐIST R 22.0.06-95. BChS. các yếu tố gây hại. Phương pháp xác định các thông số của tác động gây hại.

Phụ lục 1.

© 2015-2019 trang web Tất cả các quyền thuộc về tác giả của họ. Trang web này không yêu cầu quyền tác giả, nhưng cung cấp quyền sử dụng miễn phí. Ngày tạo trang: 2018-01-08

Hôm nay chúng ta sẽ nói về độ truyền và các khái niệm liên quan. Tất cả các đại lượng này đề cập đến phần quang học tuyến tính.

Ánh sáng trong thế giới cổ đại

Trước đây, mọi người tin rằng thế giới chứa đầy những điều bí ẩn. Ngay cả cơ thể con người cũng mang rất nhiều điều chưa biết. Ví dụ, người Hy Lạp cổ đại không hiểu mắt nhìn như thế nào, tại sao màu sắc tồn tại, tại sao đêm đến. Nhưng cùng lúc đó, thế giới của họ đơn giản hơn: ánh sáng, rơi trên chướng ngại vật, tạo ra bóng tối. Đây là tất cả những gì mà ngay cả những nhà khoa học có học thức nhất cũng cần biết. Không ai nghĩ về sự truyền của ánh sáng và sự sưởi ấm. Ngày nay nó được dạy trong các trường học.

Ánh sáng gặp chướng ngại vật

Khi một chùm ánh sáng chiếu vào một vật thể, nó có thể hoạt động theo bốn cách khác nhau:

• được hấp thụ;
• tiêu tan;
• phản chiếu;
• đi xa hơn.

Theo đó, bất kỳ chất nào cũng có các hệ số hấp thụ, phản xạ, truyền dẫn và tán xạ.

Ánh sáng bị hấp thụ làm thay đổi các đặc tính của bản thân vật liệu theo nhiều cách khác nhau: làm nóng nó, thay đổi cấu trúc điện tử của nó. Ánh sáng khuếch tán và phản xạ tương tự nhau, nhưng vẫn khác nhau. Khi nó thay đổi hướng truyền và trong quá trình tán xạ, bước sóng của nó cũng thay đổi.

Một vật thể trong suốt truyền ánh sáng và các đặc tính của nó

Hệ số phản xạ và hệ số truyền qua phụ thuộc vào hai yếu tố - đặc tính của ánh sáng và đặc tính của bản thân vật thể. Nó quan trọng:

1. Trạng thái tổng hợp của vật chất. Nước đá khúc xạ khác với hơi nước.
2. Cấu trúc của mạng tinh thể. Mục này áp dụng cho chất rắn. Ví dụ, độ truyền của than trong phần nhìn thấy được của quang phổ có xu hướng bằng 0, nhưng kim cương lại là một vật chất khác. Chính các mặt phẳng phản xạ và khúc xạ của nó tạo ra một trò chơi kỳ diệu của ánh sáng và bóng tối, mà mọi người sẵn sàng trả những khoản tiền tuyệt vời. Nhưng cả hai chất này đều là nguyên tố cacbon. Và viên kim cương sẽ cháy trong ngọn lửa không kém gì than đá.
3. Nhiệt độ của môi chất. Thật kỳ lạ, nhưng ở nhiệt độ cao, một số vật thể tự trở thành nguồn sáng, vì vậy chúng tương tác với bức xạ điện từ theo một cách hơi khác.
4. chùm ánh sáng vào một vật.

Ngoài ra, chúng ta phải nhớ rằng ánh sáng phát ra từ vật thể có thể bị phân cực.

Bước sóng và phổ truyền dẫn

Như chúng ta đã đề cập ở trên, sự truyền qua phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng tới. Một chất có màu trắng đục đến vàng và tia lục xuất hiện trong suốt đối với quang phổ hồng ngoại. Đối với các hạt nhỏ được gọi là "neutrino", Trái đất cũng trong suốt. Do đó, mặc dù thực tế là chúng được tạo ra bởi Mặt trời với số lượng rất lớn, nhưng rất khó để các nhà khoa học phát hiện ra chúng. Xác suất của một neutrino va chạm với vật chất là rất nhỏ.

Nhưng hầu hết chúng ta đang nói về phần nhìn thấy được của phổ bức xạ điện từ. Nếu có một số phân đoạn của tỷ lệ trong sách hoặc tác vụ, thì độ truyền quang sẽ quy về phần đó mà mắt người có thể tiếp cận được.

Công thức hệ số

Bây giờ người đọc đã được chuẩn bị đầy đủ để xem và hiểu công thức xác định sự truyền của một chất. Nó trông như thế này: T = F / F 0.

Vì vậy, độ truyền T là tỷ số giữa thông lượng bức xạ của một bước sóng nhất định truyền qua cơ thể (Ф) với thông lượng bức xạ ban đầu (Ф 0).

Giá trị của T không có thứ nguyên, vì nó được biểu thị là sự phân chia các khái niệm giống hệt nhau thành nhau. Tuy nhiên, hệ số này không phải là không có ý nghĩa vật lý. Nó cho biết tỷ lệ bức xạ điện từ mà một chất nhất định đi qua.

"Thông lượng bức xạ"

Đây không chỉ là một cụm từ, mà là một thuật ngữ cụ thể. Thông lượng bức xạ là công suất mà bức xạ điện từ mang qua một bề mặt đơn vị. Chi tiết hơn, giá trị này được tính bằng năng lượng mà bức xạ di chuyển qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian. Diện tích thường có nghĩa là một mét vuông và thời gian - giây. Nhưng tùy thuộc vào nhiệm vụ cụ thể, các điều kiện này có thể được thay đổi. Ví dụ, đối với một sao khổng lồ đỏ, lớn hơn một nghìn lần so với Mặt trời của chúng ta, bạn có thể sử dụng kilômét vuông một cách an toàn. Và đối với một con đom đóm nhỏ - milimét vuông.

Tất nhiên, để có thể so sánh, các hệ thống đo lường thống nhất đã được đưa ra. Nhưng bất kỳ giá trị nào cũng có thể bị giảm đối với chúng, tất nhiên, trừ khi bạn nhầm lẫn với số lượng số không.

Liên quan đến các khái niệm này cũng là độ lớn của truyền có hướng. Nó quyết định mức độ và loại ánh sáng đi qua kính. Khái niệm này không tìm thấy trong sách giáo khoa vật lý. Nó được ẩn trong các thông số kỹ thuật và quy tắc của các nhà sản xuất cửa sổ.

Định luật bảo toàn năng lượng

Định luật này là lý do tại sao sự tồn tại của một cỗ máy chuyển động vĩnh viễn và hòn đá của triết gia là không thể. Nhưng có nước và cối xay gió. Luật nói rằng năng lượng không đến từ hư không và không tan biến mà không có dấu vết. Ánh sáng rơi trên một chướng ngại vật cũng không phải là ngoại lệ. Nó không tuân theo ý nghĩa vật lý của sự truyền qua mà vì một phần ánh sáng không truyền qua vật liệu, nó đã bay hơi. Trong thực tế, chùm tia tới bằng tổng của ánh sáng bị hấp thụ, tán xạ, phản xạ và truyền qua. Do đó, tổng các hệ số này của một chất đã cho phải bằng một.

Nói chung, định luật bảo toàn năng lượng có thể được áp dụng cho tất cả các lĩnh vực vật lý. Trong các bài toán ở trường, thường xảy ra hiện tượng sợi dây không căng, chốt không nóng lên và không có ma sát trong hệ thống. Nhưng trên thực tế thì điều này là không thể. Ngoài ra, điều đáng nhớ là mọi người không biết tất cả mọi thứ. Ví dụ, trong phân rã beta, một phần năng lượng đã bị mất. Các nhà khoa học không hiểu nó đã đi đâu. Bản thân Niels Bohr đã gợi ý rằng định luật bảo toàn có thể không phù hợp ở mức độ này.

Nhưng sau đó một hạt cơ bản rất nhỏ và tinh ranh đã được phát hiện - lepton neutrino. Và mọi thứ đã rơi vào đúng vị trí. Vì vậy, nếu người đọc, khi giải quyết một vấn đề, không hiểu năng lượng đi đâu, thì chúng ta phải nhớ rằng: đôi khi câu trả lời chỉ đơn giản là không biết.

Ứng dụng các định luật truyền và khúc xạ ánh sáng

Cao hơn một chút, chúng tôi đã nói rằng tất cả các hệ số này phụ thuộc vào chất nào cản được chùm bức xạ điện từ. Nhưng thực tế này cũng có thể được sử dụng ngược lại. Lấy quang phổ truyền qua là một trong những cách đơn giản và hiệu quả nhất để tìm ra các đặc tính của một chất. Tại sao phương pháp này lại tốt như vậy?

Nó kém chính xác hơn các phương pháp quang học khác. Có thể học được nhiều điều hơn nữa bằng cách tạo ra một chất phát ra ánh sáng. Nhưng đây là ưu điểm chính của phương pháp truyền dẫn quang - không cần ai bị ép buộc làm gì cả. Chất này không cần phải đun nóng, đốt cháy hoặc chiếu xạ bằng tia laser. Hệ thống thấu kính và lăng kính quang học phức tạp không cần thiết vì chùm ánh sáng truyền trực tiếp qua mẫu đang nghiên cứu.

Ngoài ra, phương pháp này không xâm lấn và không phá hủy. Mẫu vẫn còn nguyên dạng và tình trạng ban đầu. Điều này rất quan trọng khi chất này khan hiếm hoặc khi nó là duy nhất. Chúng tôi chắc chắn rằng không nên đốt chiếc nhẫn của Tutankhamun để tìm hiểu chính xác hơn thành phần của lớp men trên đó.

ĐỊNH NGHĨA

sự truyền qua gọi là đại lượng vật lý vô hướng bằng tỉ số giữa thông lượng bức xạ truyền qua chất (Ф) với thông lượng bức xạ rơi trên bề mặt chất này (). Độ truyền qua thường được ký hiệu bằng các chữ cái T hoặc. Định nghĩa toán học của độ truyền là:

Giá trị của độ truyền phụ thuộc vào đặc tính của chất của vật thể, góc tới ánh sáng của thành phần quang phổ (bước sóng) của nó và sự phân cực của bức xạ.

Độ truyền của giao diện phương tiện có thể được định nghĩa là:

T là cường độ của sóng khúc xạ, I là cường độ của sóng tới. Nếu ánh sáng bị khúc xạ và phản xạ tại ranh giới của hai chất trong suốt không hấp thụ ánh sáng thì đẳng thức diễn ra:

hệ số phản xạ ánh sáng ở đâu. Trong trường hợp phản ánh toàn bộ bên trong

Mối quan hệ giữa độ truyền qua và mật độ quang (D) được xác định theo công thức:

Một số kiểu truyền qua

Độ truyền quang phổ là độ truyền của bức xạ đơn sắc có bước sóng được xác định bằng tỉ số giữa thông lượng bức xạ truyền qua một lớp vật chất có bề dày bằng với thông lượng tới trên nó. Trong trường hợp này:

trong đó là chỉ số hấp thụ tự nhiên của chất đang xét, đối với bức xạ có bước sóng là chiều dày của lớp chất đó; là tỷ lệ hấp thụ thập phân.

Hệ số truyền trong () thể hiện sự thay đổi cường độ bức xạ xảy ra bên trong chất. Nó không tính đến những tổn thất liên quan đến phản xạ trên bề mặt đầu vào và đầu ra của chất. Định nghĩa của nó có thể được viết là:

đâu là thông lượng đi vào môi trường, là thông lượng bức xạ rời khỏi chất.

Hệ số truyền trong quang phổ (hệ số truyền trong đối với ánh sáng đơn sắc) của thuỷ tinh quang học phụ thuộc vào độ hấp thụ của thuỷ tinh, sự tán xạ và sự hấp thụ bởi các tạp chất trong thuỷ tinh. Đường truyền bên trong được sử dụng để đặc trưng cho các tính chất quang học của vật liệu.

Hệ số truyền nội tích phân () đối với nguồn trắng tiêu chuẩn có nhiệt độ T = 2856 K có thể được tìm thấy là:

đâu là hiệu suất quang phổ tương đối của bức xạ đơn sắc thích nghi với ánh sáng ban ngày (độ nhạy tương đối của mắt). nm, nm.

Bức xạ truyền qua (không bao gồm tán xạ) được ước tính bằng cách sử dụng định luật Bouguer-Lambert:

đường truyền bên trong ở đâu; là hệ số hấp thụ đối với kính dày 1 cm; - hệ số hấp thụ đối với thủy tinh 1 cm; - độ dày kính (cm).

Độ truyền của n môi trường liên tiếp bằng tích của độ truyền của mỗi môi trường đó.

Các đơn vị

Hệ số truyền qua là một đại lượng không có thứ nguyên. Đôi khi nó được biểu thị dưới dạng phần trăm.

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập	Ánh sáng tự nhiên rơi vào bộ phân cực, trong khi truyền qua) thông lượng ánh sáng. Văn bản "> Giải pháp đi qua hai phân cực như vậy	Hãy vẽ một bức tranh. Vì sau khi đi qua bộ phân cực, cường độ ánh sáng đầu ra nhỏ hơn 50% như mong đợi khi ánh sáng tự nhiên đi qua bộ phân cực, do đó xảy ra hiện tượng hấp thụ ánh sáng. Điều này có nghĩa là khi xác định cường độ ánh sáng phát ra từ bộ phân cực (), cần phải tính đến sự hấp thụ ánh sáng này: cường độ của ánh sáng tới trên bản phân cực là ở đâu. Sau khi đi qua bộ phân cực thứ hai, cường độ ánh sáng được xác định bằng cách sử dụng định luật Malus và tính đến (1.1), cường độ ánh sáng bằng: Hãy để chúng tôi biểu diễn từ phương trình (1.1) độ truyền: Thay thế trong biểu thức (1.2), chúng tôi biểu thị góc bắt buộc:
Trả lời

LAB # 21

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG TRONG GIẢI PHÁP

Mục tiêu : xác định nồng độ của một chất trong dung dịch có màu và xác minh định luật Bouguer-Lambert.

Dụng cụ và phụ kiện : quang kế điện KFK-3, một bộ cuvet, một bộ dung dịch màu trong suốt (dung dịch đồng sunfat, dung dịch kali dicromat.)

ĐIỀU CHỈNH LÝ THUYẾT

Khi ánh sáng đi qua các dung dịch trong suốt, chất khí, nó bị hấp thụ một phần. Cho ánh sáng có cường độ rơi vào môi trường trong suốt І 0 . cường độ sáng І đi qua dung dịch, theo định luật Bouguer-Lambert, được xác định theo công thức:

ở đâu α là hệ số hấp thụ ánh sáng; d-độ dày lớp.

Sự hấp thụ ánh sáng của một chất là do tương tác của sóng ánh sáng với các nguyên tử và phân tử của chất đó. Dưới tác dụng của điện trường sóng ánh sáng các êlectron trong nguyên tử bị dịch chuyển so với hạt nhân làm dao động điều hòa. Có sóng thứ cấp. Sóng tới giao thoa với sóng thứ cấp do êlectron của nguyên tử phát ra và tạo ra sóng có biên độ không bằng biên độ của điện trường tác dụng. Theo quan điểm năng lượng, điều này có nghĩa là một phần năng lượng của sóng điện từ làm tăng nội năng của chất mà ánh sáng truyền qua. Sóng điện từ mang năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ cường độ điện trường. Năng lượng trung bình truyền qua một đơn vị diện tích trong 1 giây được gọi là cường độ sóng ánh sáng. І .

Cường độ ánh sáng truyền qua một chất được xác định bởi định luật Bouguer-Lambert và phụ thuộc cả vào độ dày của lớp cũng như bản chất và tính chất của chất hấp thụ.

Hệ số hấp thụ ánh sáng α tỷ lệ với nồng độ phân tử Với

α = α 0 С , (21.2)

ở đâu α 0 là hệ số hấp thụ của một phân tử chất tan, không phụ thuộc vào nồng độ. Thay (21,2) vào quan hệ (21,1) ta được:

Công thức (21.3) được gọi là định luật Bouguer-Beer và hóa ra có giá trị đối với các dung dịch và khí có nồng độ thấp (giả thiết rằng dung môi thực tế không hấp thụ ánh sáng).

Khi một sóng ánh sáng đơn sắc truyền qua một chất thì biên độ sóng bị phân rã trong môi trường hấp thụ. Sự suy giảm của biên độ được đặc trưng bởi chỉ số suy giảm χ, liên quan đến hệ số hấp thụ α theo quan hệ:

(21.4)

ở đâu λ 0 – bước sóng trong chân không, N là chiết suất của môi trường.

Cho rằng λ 0 = nλ,ở đâu λ là bước sóng trong môi trường, công thức này có thể được viết lại thành:

Công thức (21,4) và (21,4 a) cho thấy rằng hệ số α phụ thuộc vào bước sóng. Sự phụ thuộc này quyết định màu sắc của các dung dịch.

Sự hấp thụ ánh sáng của các dung dịch trong suốt được nghiên cứu bằng cách sử dụng các quang kế có nhiều kiểu dáng khác nhau. Bằng cách đo cường độ của sự cố và ánh sáng truyền qua, người ta có thể xác định được nồng độ của chất hấp thụ.

Đối với nghiên cứu thực nghiệm về sự hấp thụ ánh sáng trong môi trường, các đặc điểm sau được giới thiệu:

1. Sự truyền ánh sáng được xác định bởi độ truyền qua

ở đâu τ - hệ số truyền ánh sáng, І 0 là cường độ của thông lượng ánh sáng tới, І là cường độ của quang thông truyền qua dung dịch.

2. Mật độ quang của một chất được xác định bằng công thức

ở đâu D- mật độ quang học.

Mối quan hệ giữa sự truyền ánh sáng và mật độ quang học được thiết lập theo công thức (21.5) và (21.b)

(21.7)

Sự truyền ánh sáng của dung dịch τ có thể được diễn đạt từ định luật Bouguer:

Từ đây, hệ số hấp thụ được xác định α :

Sau khi biến đổi thích hợp, tính đến công thức (21.5) và (21.6), mối quan hệ giữa hệ số hấp thụ a và mật độ quang của dung dịch Dđược định nghĩa như sau

Sự hấp thụ ánh sáng có đặc tính cộng hưởng với giá trị cực đại trong vùng tần số gần với tần số riêng của dao động ω 0 (Hình 21.1).

Dạng cộng hưởng của đường cong hấp thụ được xác định bởi cấu trúc của các nguyên tử và dải tần của sóng điện từ truyền qua chất đó.

Trên hình. 21.1 cho thấy đường cong hấp thụ α = f (ω)đối với một chất trong đó các lưỡng cực có tần số dao động riêng là (AB là chiều rộng vùng hấp thụ, được xác định ở mức bằng một nửa mức hấp thụ cực đại).

MÔ TẢ CÀI ĐẶT

Máy đo quang điện KFK-3 được thiết kế để đo hệ số truyền và mật độ quang của dung dịch chất lỏng trong suốt và mẫu rắn. Nó cũng được sử dụng để đo tốc độ thay đổi mật độ quang của một chất và xác định nồng độ của một chất trong dung dịch.

Nguyên lý hoạt động của quang kế dựa trên sự so sánh thông lượng ánh sáng F 0đi qua dung môi, liên quan đến phép đo được thực hiện, và quang thông Fđã qua dung dịch thử nghiệm. Luồng ánh sáng F 0 và F bộ tách sóng quang chuyển đổi thành tín hiệu điện U 0, U và U t ( U m - tín hiệu của máy thu không chiếu sáng), được xử lý bằng vi máy tính của quang kế và được trình bày trên màn hình kỹ thuật số dưới dạng hệ số truyền, mật độ quang, tốc độ thay đổi mật độ quang, nồng độ.

Chuyển tiền τ giải pháp thử nghiệm được định nghĩa là tỷ lệ của tín hiệu điện U –U t đã qua U 0 - U t ánh sáng sự cố

Mật độ quang học được xác định như sau:

(21.12)

Tốc độ thay đổi mật độ quang là

ở đâu D2-D1 là sự khác biệt giữa các giá trị của mật độ quang học trong khoảng thời gian t trong vài phút. Ví dụ, t nhận các giá trị 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 min.

Sự tập trung C = DF,ở đâu F- hệ số phân tích nhân tử, được xác định bằng thực nghiệm từ biểu đồ và được nhập bằng bàn phím số trong phạm vi từ 0,001 đến 9999.

Máy đo quang KFK-3 (Hình 21.2) bao gồm thân máy 1, bộ phận trắc quang 2, bộ cấp nguồn 3, ngăn chứa cuvet 4, hệ thống vi xử lý 5, bộ đơn sắc 6. Ngăn chứa cuvet được đóng bằng nắp có thể tháo rời .

Trên khung bên của quang kế có trục của điện trở "SET.0" và công tắc bật tắt "mạng" 8.

Bộ phận đo quang bao gồm: đèn chiếu sáng, bộ đơn sắc, ngăn chứa cuvet, giá đỡ cuvet, thiết bị đo quang.

Bộ đơn sắc 6 dùng để thu được bức xạ có thành phần quang phổ nhất định và bao gồm vỏ, cụm khe lối vào, gương cầu, cách tử nhiễu xạ, cụm khe lối ra và cơ cấu hình sin nằm bên trong vỏ.

Núm 7 được sử dụng để xoay cách tử nhiễu xạ theo cơ chế sin và đặt bước sóng tính bằng nm.

Thiết bị đo quang bao gồm một điốt quang và bộ khuếch đại DC.

Đặt các cuvet cùng với dung môi và dung dịch thử vào giá đỡ cuvet và đặt chúng vào ngăn chứa cuvet, có hai lò xo giá đỡ cuvet nhỏ ở mặt trước. Cuvette được đưa vào thông lượng ánh sáng bằng cách xoay tay cầm 8 sang trái hoặc phải trong chừng mực nó sẽ đi. Khi tay cầm được đặt hết về bên trái, một cuvet có dung môi sẽ được đưa vào chùm sáng.

Hệ thống vi xử lý 5 bao gồm hai bảng mạch in được kết nối với nhau bằng một đầu nối. Hệ thống được kết nối với máy đo quang thông qua một đầu nối. Bàn phím và màn hình kỹ thuật số của hệ thống được hiển thị trên bảng điều khiển phía trước của máy đo quang.

Hệ thống vi xử lý thực hiện bảy tác vụ:

ZERO - đo và ghi tín hiệu bằng bộ tách sóng quang không tụ, D - hiệu chuẩn quang kế, E - đo mật độ quang, P - đo hệ số truyền, C - đo nồng độ, A - đo tốc độ thay đổi mật độ quang, F - đầu vào của hệ số thừa số.

HOÀN THIỆN CÔNG VIỆC

Kết nối quang kế với mạng 220V và bật công tắc chuyển đổi 7 "mạng". Để nóng lên 30 phút. với nắp ô mở. Nhấn phím "START" - biểu tượng "G" sẽ xuất hiện trên màn hình kỹ thuật số, giá trị tương ứng và giá trị của bước sóng. Sau đó nhấn phím "Null". Giá trị được hiển thị trên màn hình kỹ thuật số ở bên phải của dấu phẩy nhấp nháy n 0, ở bên trái - ký hiệu "0". Nghĩa n 0ít nhất phải là 0,005 và không quá 0,200. Nếu một n 0 không phù hợp trong các giới hạn quy định, khi đó với sự trợ giúp của điện trở "SET.0", giá trị mong muốn sẽ đạt được.

BÀI TẬP I

Đo lường truyền

1. Lắp các cuvet với dung môi và dung dịch đồng sunfat đã nghiên cứu vào ngăn chứa tế bào. Đặt cuvet có dung môi vào ổ xa của giá đỡ cuvet và với dung dịch thử vào ổ gần của giá đỡ cuvet. Đậy nắp ngăn cuvet.

2. Bằng cách xoay tay cầm 8 (Hình 21.2) sang trái, đưa cuvet có dung môi vào thông lượng ánh sáng càng xa càng tốt.

3. Nhấn phím "G" và sử dụng tay quay 7 (Hình 21.2) để đặt bước sóng thành 400 nm. Bước sóng được hiển thị trên màn hình kỹ thuật số trên cùng.

4. Nhấn phím "P". Ở bên trái của dấu thập phân nhấp nháy, biểu tượng "P" được hiển thị và ở bên phải - giá trị tương ứng "100 ± 0,2", có nghĩa là số lần truyền ban đầu là 100%.

Nếu số đọc "100 ± 0,2" được thiết lập với độ lệch lớn, thì nhấn lại phím "G" và "P" sau 3-5 s. Khi đó cần mở nắp ngăn cuvet nhấn phím “ZERO”, đóng nắp lại, nhấn phím “P”.

5. Dùng tay cầm 8, đưa cuvet có dung dịch thử vào chùm sáng. Xác định độ truyền của dung dịch từ bảng sáng.

6. Bằng cách nhấn phím "G", sử dụng tay quay để thiết lập 7 bước sóng 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm và loại bỏ độ truyền qua chúng τ .

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của độ truyền vào bước sóng tức là τ = f (λ)

7. Ở bước sóng 550 nm, hãy xác định độ truyền của các dung dịch khác của đồng sunfat.

8. Thực hiện các phép đo tương tự đối với dung dịch kali đicromat và xây dựng đồ thị phụ thuộc τ = f (λ).

BÀI TẬP II