وحدة قياس النفاذية. النفاذية الطيفية الداخلية T_ (i ، \ lambda)

وفقًا لقانون هوبكنز كرانتس ، عندما تنفجر روح التهم مادة متفجرةنفس الشكل ، لكن الحجم (الكتلة) مختلف في نفس الغلاف الجوي ، سيتم ملاحظة موجات انفجار مماثلة على نفس المسافة

R * = R (Po / م) , (1)

حيث R هي المسافة من مركز الانفجار ، م ؛

Po - الضغط الأولي عند نقطة ثابتة ، كيلو باسكال ؛

M هي كتلة المادة المتفجرة ، كجم.

هذه الصيغةيجعل من الممكن تقييم الانفجارات المختلفة من خلال مقارنتها بانفجار مادة مرجعية ، والتي عادة ما تؤخذ على أنها مادة تي إن تي. تحت مكافئ TNT m TNT ، kg ، فإننا نعني كتلة شحنة TNT ، التي يطلق انفجارها نفس كمية الطاقة مثل انفجار شحنة معينة بكتلة m ، kg ، أي

m tnt = m Qv / Qv tnt ، (2)

حيث Qv، Qv tnt - طاقة الانفجار مادة معينةو TNT ، كيلوجول / كجم.

يتم تعريف الطاقة الإجمالية للانفجار ، بالكيلو جول ، على أنها

ه = [ (P1 - P0) / (كيلوطن -1)]V1,(3)

أين P1 -ضغط الغاز الأولي في الوعاء ، k Pa ؛

كرونة- مؤشر ثابت للغاز ( كر =الأربعاء / السيرة الذاتية) ؛

V1 هو حجم السفينة ، م.

4.2 مهمة العمل التطبيقي.

المهمة 1. تحديد سرعة انتشار جبهة القبيلة.

المهمة 5. حساب الحادث المرتبط بتكوين "كرة نارية".

شروط إتمام المهمة.

المهمة 1. تحديد سرعة الانتشار لجبهة القبيلة.

يتم تحديد سرعة انتشار جبهة القبيلة من خلال الصيغة

V = ك م ، (4)

حيث: k ثابت يساوي 43 ؛

M هي كتلة الوقود الموجودة في السحابة.

يتم حساب احتياطي الطاقة الفعال لخليط وقود الهواء بالصيغة:

E \ u003d 2M q C / C ، (5)

يتم حساب المسافة الخالية من الأبعاد أثناء الانفجار بالمعادلة:

R = R / (E / P) ، (6)

يتم حساب ضغط الانفجار عديم الأبعاد بالصيغة:

P \ u003d (V / С) ((- 1) /) (0.83 / R - 0.14 / R) ، (7)

المهمة 5. حساب الحادث المرتبط بتكوين "كرة نارية":

يتم تحديد التأثير الضار "للكرة النارية" على الإنسان من خلال كمية الطاقة الحرارية (النبضة الإشعاع الحراري) ووقت وجود "كرة النار" ، وعلى أجسام أخرى - شدة إشعاعها الحراري.

البيانات الأولية:

كمية الوقود المنسكبة أثناء الحادث 10.6 م 3 ؛

كثافة المرحلة السائلة من البروبان ،  G = 530 كجم / م 3 ؛

درجة حرارة "كرة النار" ،  = 1350 كلفن.

من الضروري تحديد عمر "كرة النار" والمسافة التي يقابلها نبض الإشعاع الحراري بدرجات مختلفةحرق بشري.

إجراء تقييم عواقب حادث وفقًا لـ GOST R 12.3.047-98 " السلامة من الحرائق العمليات التكنولوجية»:

يتم حساب دفعة الإشعاع الحراري Q ، kJ ، بالصيغة:

س = تي ث ق ، (8)

أين تي س - عمر الكرة النارية ، ق ؛

ف - شدة الإشعاع الحراري ، كيلوواط / م 2.

يتم حساب شدة الإشعاع الحراري لـ "كرة النار" وفقًا للصيغة:

q = E f F q t ، (9)

حيث E و - متوسط ​​كثافة سطح الإشعاع الحراري ، كيلوواط / م 2 ؛

ف ف - معامل الزاوي للإشعاع.

ر هي نفاذية الغلاف الجوي.

يتم تحديد E f على أساس البيانات التجريبية المتاحة ، ويُسمح بأخذ E f يساوي 450 kW / m 2.

ميليتم حساب الإشعاع بواسطة الصيغة

, (10)

حيث H - ارتفاع مركز "كرة نارية" ، م ؛

س - القطر الفعال "للكرة النارية" ، م ؛

ص - المسافة من الجسم المشع إلى نقطة على سطح الأرض مباشرة تحت مركز "كرة النار" ، م.

يتم حساب القطر الفعال لـ "كرة النار" D s بواسطة الصيغة

د ث = 5.33 م 0.327 ، (11)

أين م - كتلة مادة قابلة للاحتراق ، كجم.

ح - تحدد في سياق الدراسات الخاصة. يُسمح بأخذ H يساوي D s / 2.

يتم حساب عمر "كرة النار" t s ، s ، بواسطة الصيغة

ر ق = 0.92 م 0.303 ، (12)

يتم حساب نفاذية الغلاف الجوي t بواسطة الصيغة

ر = إكسب [-7.0 10 -4 (- د ق / 2)] ، (13)

4.3 صياغة وعرض النتائج.

1. دراسة المقرر النظري فصول محاضرةوالكتب المدرسية المقترحة.

3. القيام بتحديد منشآت الإنتاج الخطرة باستخدام علامات الخطر للمنشأة.

4. استكشاف استدامة الأشياء الاقتصادية.

5. تطوير أنشطة تقييم الألفية للنظام الإيكولوجي.

6. استخلاص النتائج من البحوث الواردة ، وصياغة المقترحات.

7. إعداد تقرير عن العمل المنجز. استمارة التبليغ - مكتوبة حسب المتطلبات القواعد الارشاديةللعمل العملي.

8. قم بإعداد إجابات لأسئلة التحكم.

9. ممارسة ضبط النفس.

10. حماية العمل العملي من المرة الأولى خلال 15 دقيقة.

عرض النتائج.

تعريفات

التسميات والاختصارات

مقدمة

الجزء الرئيسي

خاتمة

قائمة المصادر المستخدمة

التطبيقات

4.4 خيارات المهام.

رقم سري	رقم متغير	قيمة M (بالكيلوغرام)	مع	ص (م)	V1، (متر مكعب)
			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

أسئلة التحكم:

1. تحديد الانفجار؟

2. اذكر الخصائص الرئيسية للانفجار؟

3. وصف عملية التحولات المتفجرة؟

4. تبرير قانون هوبكنز كرانتز؟

5. ما هي ملامح التفجير و deflography؟

6. ما الذي يميز المرحلة ضغط مرتفع?

7. شرح عملية انفجار مجموعات الوقود؟

8. أعط تسلسل العمل هزة أرضية?

9. باستخدام خيار المهمة ، إعطاء شرح للضغط أثناء الانفجار؟

مراجع

1. سلامة الحياة / إد. لوس انجليس ميخائيلوف. - م: الأكاديمية ، 2009. - 272 ص.

2. إيلين ل. النظافة من الإشعاع / L.A. إيلين ، ف. كيريلوف ، ا. كورينكوف. - م: جيوتار ميديا ​​، 2010. -384 ص.

3. ورشة عمل حول سلامة الحياة / إد. أ. فرولوفا. - روستوف أون دون: فينيكس ، 2009. - 496 ص.

4. Boltyrov V.V. خطير العمليات الطبيعية/ ف. بولتروف. - م: KDU ، 2010. - 292 ص.

5 - شولينينا إن. دفتر العملحول أساسيات سلامة الحياة / ن. شولينينا ، في. شيرشوفا ، ن. فولوبويف. - نوفوسيبيرسك: دار نشر جامعة سيبيريا ، 2010. - 192 ص.

6. Pochekaeva E.I. البيئة وسلامة الحياة / E.I. بوتشيكايفا. - روستوف أون دون: فينيكس ، 2010. - 560 ص.

7. Belov S.V. سلامة الحياة / S.V. بيلوف. - م: أ-بريور ، - 2011. - 128 ص.

8. هوانغ ت. سلامة الحياة. ورشة عمل / ت. هوانج ، ب. هوانغ. - روستوف أون دون: فينيكس ، 2010. - 320 صفحة.

9. GOST R 22.0.01-94. BChS ، السلامة في حالات الطوارئ. أحكام أساسية.

10. GOST R 22.0.02-94. BChS. مصطلحات وتعريفات المفاهيم الأساسية.

11. GOST R 22.0.05-94. BChS ". حالات الطوارئ التكنولوجية. المصطلحات والتعاريف

12. GOST R 22.0.07-95. BChS. مصادر الطوارئ التكنولوجية. تصنيف وتسمية العوامل الضارة ومعاييرها.

13. GOST R 22.3.03-94. BChS. حماية السكان. أحكام أساسية.

14. GOST R 22.1.01-95. BChS المراقبة والتنبؤ الأحكام الأساسية.

15. GOST R 22.8.01-96. BChS ". التصفية حالات الطوارئ.

16. GOST R 22.0.06-95. BChS. العوامل المؤثرة. طريقة لتحديد معالم الآثار الضارة.

المرفق 1.

© 2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف ، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2018-01-08

اليوم سنتحدث عن النفاذية والمفاهيم ذات الصلة. تشير كل هذه الكميات إلى قسم البصريات الخطية.

النور في العالم القديم

في السابق ، اعتقد الناس أن العالم مليء بالألغاز. حتى جسم الانساناحتوت على الكثير من الأشياء المجهولة. على سبيل المثال ، لم يفهم الإغريق القدماء كيف ترى العين ، ولماذا يوجد اللون ، ولماذا يأتي الليل. لكن في الوقت نفسه ، كان عالمهم أبسط: الضوء ، الذي يسقط على عقبة ، يخلق ظلًا. هذا هو كل ما يحتاج حتى أكثر العلماء تعليما لمعرفته. لم يفكر أحد في نفاذية الضوء والتدفئة. اليوم يتم تدريسها في المدارس.

يلتقي الضوء مع عقبة

عندما يصطدم شعاع من الضوء بجسم ما ، يمكن أن يتصرف بأربع طرق مختلفة:

• تمتص
• تبدد؛
• يعكس؛
• واصل.

وفقًا لذلك ، فإن أي مادة لها معاملات الامتصاص والانعكاس والانتقال والتشتت.

ضوء ممتص طرق مختلفةيغير خصائص المادة نفسها: يسخنها ، ويغير هيكلها الإلكتروني. الضوء المنتشر والمنعكس متشابهان ، لكنهما لا يزالان مختلفين. عندما يغير اتجاه الانتشار ، وأثناء التشتت ، يتغير طول الموجة أيضًا.

كائن شفاف ينقل الضوء وخصائصه

تعتمد معاملات الانعكاس والانتقال على عاملين - خصائص الضوء وخصائص الكائن نفسه. لا يهم:

1. الحالة الإجمالية للمادة. الجليد ينكسر بشكل مختلف عن البخار.
2. بناء شعرية الكريستال. ينطبق هذا البند على المواد الصلبة. على سبيل المثال ، تميل نفاذية الفحم في الجزء المرئي من الطيف إلى الصفر ، لكن الماس هو أمر آخر. إن مستويات انعكاسها وانكسارها هي التي تخلق مسرحية سحرية للضوء والظل ، والتي يكون الناس على استعداد لدفع أموال خيالية مقابلها. لكن كلتا هاتين المادتين عبارة عن كربون. والماس سيحترق في النار ليس أسوأ من الفحم.
3. درجة حرارة المادة. الغريب ، ولكن درجة حرارة عاليةتصبح بعض الأجسام نفسها مصدرًا للضوء ، لذا فإنها تتفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي بطريقة مختلفة قليلاً.
4. شعاع من الضوء على كائن.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن نتذكر أن الضوء الخارج من الجسم يمكن أن يكون مستقطبًا.

الطول الموجي وطيف الإرسال

كما ذكرنا أعلاه ، تعتمد النفاذية على الطول الموجي للضوء الساقط. تبدو مادة غير شفافة للأشعة الصفراء والخضراء شفافة طيف الأشعة تحت الحمراء. بالنسبة للجسيمات الصغيرة المسماة "نيوترينوات" ، فإن الأرض شفافة أيضًا. لذلك ، على الرغم من حقيقة أنها تولدها الشمس في غاية كميات كبيرة، يصعب على العلماء اكتشافها. إن احتمال اصطدام النيوترينو بالمادة ضئيل للغاية.

لكن في أغلب الأحيان نحن نتكلمحول الجزء المرئي من الطيف الاشعاع الكهرومغناطيسي. إذا كان هناك عدة أجزاء من المقياس في الكتاب أو المهمة ، فإن النفاذية الضوئية ستشير إلى ذلك الجزء منه الذي يمكن للعين البشرية الوصول إليه.

صيغة المعامل

الآن القارئ جاهز بما فيه الكفاية لرؤية وفهم الصيغة التي تحدد انتقال المادة. يبدو كالتالي: T = F / F 0.

إذن ، النفاذية T هي نسبة تدفق الإشعاع طول معينالموجات التي مرت عبر الجسم (Ф) إلى تدفق الإشعاع الأصلي (Ф 0).

لا تحتوي قيمة T على بُعد ، حيث يُشار إليها على أنها تقسيم لمفاهيم متطابقة إلى بعضها البعض. ومع ذلك ، فإن هذه النسبة لا تخلو الحس المادي. يوضح نسبة الإشعاع الكهرومغناطيسي التي تمر عبرها مادة معينة.

"تدفق الإشعاع"

هذه ليست مجرد عبارة ، ولكنها مصطلح محدد. تدفق الإشعاع هو الطاقة التي يحملها الإشعاع الكهرومغناطيسي عبر سطح الوحدة. بالتفصيل قيمة معينةتُحسب على أنها الطاقة التي ينتقلها الإشعاع خلال وحدة مساحة في وحدة زمنية. عادة ما يتم فهم المنطقة على أنها متر مربعوتحت الوقت - ثواني. ولكن اعتمادًا على المهمة المحددة ، يمكن تغيير هذه الشروط. على سبيل المثال ، بالنسبة لعملاق أحمر أكبر بألف مرة من شمسنا ، يمكنك تطبيقه بأمان كيلومترات مربعة. وللذراع الصغير - ملليمترات مربعة.

طبعا من أجل أن تكون قادرة على المقارنة ، وأدخلت أنظمة موحدةقياسات. ولكن يمكن اختزال أي قيمة لهم ، ما لم تفسد بالطبع عدد الأصفار.

يرتبط أيضًا حجم النفاذية الاتجاهية بهذه المفاهيم. إنه يحدد مقدار ونوع الضوء الذي يمر عبر الزجاج. هذا المفهوم غير موجود في كتب الفيزياء. إنه مخفي في المواصفات الفنية والقواعد الخاصة بمصنعي النوافذ.

قانون الحفاظ على الطاقة

هذا القانون هو سبب استحالة الوجود آلة الحركة الدائبةو حجر الفلاسفة. ولكن هناك مياه وطواحين هواء. يقول القانون أن الطاقة لا تأتي من العدم ولا تذوب بدون أثر. سقوط الضوء على عقبة ليست استثناء. لا ينتج عن المعنى المادي للنفاذية أنه نظرًا لأن جزءًا من الضوء لم يمر عبر المادة ، فقد تبخر. في الواقع شعاع الحادث يساوي المجموعالضوء الممتص والمبعثر والمنعكس والمرسل. وبالتالي ، يجب أن يكون مجموع هذه المعاملات لمادة معينة مساويًا لواحد.

بشكل عام ، يمكن تطبيق قانون الحفاظ على الطاقة في جميع مجالات الفيزياء. في مشاكل المدرسة ، غالبًا ما يحدث أن الحبل لا يتمدد ، والدبوس لا يسخن ، ولا يوجد احتكاك في النظام. لكن في الواقع هذا مستحيل. بالإضافة إلى ذلك ، من الجدير بالذكر دائمًا أن الناس لا يعرفون كل شيء. على سبيل المثال ، في اضمحلال بيتا ، فقد بعض الطاقة. لم يفهم العلماء إلى أين ذهب. اقترح نيلز بور نفسه أن قانون الحفظ قد لا يصمد عند هذا المستوى.

ولكن بعد ذلك صغيرة جدا وماكرة الجسيمات الأولية- نيوترينو ليبتون. وسقط كل شيء في مكانه. لذلك إذا لم يفهم القارئ ، عند حل مشكلة ما ، إلى أين تذهب الطاقة ، فعلينا أن نتذكر: أحيانًا تكون الإجابة ببساطة غير معروفة.

تطبيق قوانين انتقال وانكسار الضوء

أعلى بقليل ، قلنا أن كل هذه المعاملات تعتمد على المادة التي تعترض طريق حزمة الإشعاع الكهرومغناطيسي. ولكن يمكن أيضًا استخدام هذه الحقيقة في الجانب المعاكس. تعد إزالة طيف الإرسال من أبسطها وأكثرها طرق فعالةتعلم خصائص المادة. لماذا هذه الطريقة جيدة جدا؟

إنها أقل دقة من الطرق البصرية الأخرى. يمكن تعلم الكثير من خلال جعل مادة تنبعث منها ضوء. لكن هذه هي الميزة الرئيسية لطريقة النقل البصري - لا يحتاج أي شخص إلى إجبار على فعل أي شيء. لا تحتاج المادة إلى تسخينها أو حرقها أو تعريضها للإشعاع بالليزر. أنظمة معقدةالعدسات والمنشورات البصرية غير مطلوبة ، حيث يمر شعاع الضوء مباشرة عبر العينة قيد الدراسة.

بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر هذه الطريقة غير جراحية وغير مدمرة. تظل العينة في شكلها وحالتها الأصلية. هذا مهم عندما تكون المادة نادرة ، أو عندما تكون فريدة من نوعها. نحن على يقين من أنه لا ينبغي حرق خاتم توت عنخ آمون من أجل معرفة تكوين المينا بشكل أكثر دقة.

تعريف

النفاذيةيسمى العددي الكمية المادية، تساوي نسبة تدفق الإشعاع الذي يمر عبر المادة (Ф) ، إلى تدفق الإشعاع الذي يسقط على سطح هذه المادة (). غالبًا ما يتم الإشارة إلى النفاذية بالحرفين T أو. التعريف الرياضيالنفاذية لها الشكل:

تعتمد قيمة النفاذية على خصائص مادة الجسم ، وزاوية حدوث ضوءها التكوين الطيفي(الطول الموجي) واستقطاب الإشعاع.

يمكن تعريف نفاذية واجهة الوسائط على النحو التالي:

T هي شدة الموجة المنكسرة ، I هي شدة الموجة الساقطة. إذا انكسر الضوء وانعكس على حدود مادتين شفافتين لا تمتص الضوء ، فإن المساواة قائمة:

أين هو معامل انعكاس الضوء. في حالة الانعكاس الداخلي الكلي

يتم تحديد العلاقة بين النفاذية والكثافة الضوئية (D) من خلال الصيغة:

بعض أنواع النفاذية

يُطلق على النفاذية الطيفية نفاذية الإشعاع أحادي اللون الذي له طول موجي تحدده نسبة تدفق الإشعاع الذي يمر عبر طبقة من المادة بسمك إلى حالة التدفق عليها. وفي هذه الحالة:

أين - مؤشر طبيعيامتصاص المادة قيد الدراسة ، للإشعاع بطول موجة - سمك طبقة المادة ؛ هو معدل الامتصاص العشري.

توضح النفاذية الداخلية () التغير في شدة الإشعاع الذي يحدث داخل المادة. لا يأخذ في الاعتبار الخسائر المرتبطة بالانعكاس على أسطح المدخلات والمخرجات للمادة. يمكن كتابة تعريفه على النحو التالي:

أين التدفق الذي دخل الوسط ، هو تدفق الإشعاع الذي يخرج من المادة.

المعامل الطيفي للإرسال الداخلي (معامل النقل الداخلي للضوء أحادي اللون) للزجاج البصري يعتمد على امتصاص الزجاج وتشتت وامتصاص الشوائب في الزجاج. يتم استخدام النفاذية الداخلية للتوصيف الخواص البصريةمواد.

يمكن العثور على النفاذية الداخلية المتكاملة () لمصدر أبيض قياسي بدرجة حرارة T = 2856 K على النحو التالي:

أين هي الكفاءة الطيفية النسبية للإشعاع أحادي اللون المتكيف مع ضوء النهار (الحساسية النسبية للعين). نانومتر ، نانومتر.

يتم تقدير الإشعاع المرسل (باستثناء التشتت) باستخدام قانون Bouguer-Lambert:

أين النفاذية الداخلية ؛ هو معامل الامتصاص للزجاج بسمك 1 سم ؛ - معامل الامتصاص للزجاج 1 سم ؛ - سماكة الزجاج (سم).

نفاذية ن الوسائط المتتالية يساوي المنتجنفاذية كل منهم.

الوحدات

النفاذية هي كمية بلا أبعاد. في بعض الأحيان يتم التعبير عنها كنسبة مئوية.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

يمارس	يسقط الضوء الطبيعي على المستقطب ، أثناء مروره عبر) تدفق الضوء. يمر النص "> الحل من خلال اثنين من هذه المستقطبات	لنقم برسم. نظرًا لأنه بعد المرور عبر المستقطب ، تكون شدة ضوء الخرج أقل من 50٪ كما يتوقع المرء عند المرور عبر المستقطب ضوء طبيعيلذلك يمتص الضوء. هذا يعني أنه عند تحديد شدة الضوء الخارج من المستقطب () ، من الضروري مراعاة امتصاص الضوء هذا: أين شدة الضوء الساقط على المستقطب. بعد المرور عبر المستقطب الثاني ، يتم تحديد شدة الضوء باستخدام قانون Malus ، مع مراعاة (1.1) ، فهي تساوي: دعونا نعبر من المعادلة (1.1) النفاذية: التعويض في التعبير (1.2) ، نعبر عن الزاوية المطلوبة:
إجابة

معمل # 21

دراسة امتصاص الضوء
في الحلول

الهدف من العمل : تحديد تركيز مادة في المحاليل الملونة والتحقق من قانون بوجير لامبرت.

الآلات والاكسسوارات : مقياس الضوء الكهربائي KFK-3 ، مجموعة من الأكواخ ، مجموعة من المحاليل الملونة الشفافة (محلول كبريتات النحاس ، محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم.)

التبرير النظري

عندما يمر الضوء عبر المحاليل الشفافة ، الغازات ، يتم امتصاصه جزئيًا. دع ضوء الشدة يسقط على وسط شفاف І 0 . شدة الضوء І تم تمرير الحل ، وفقًا لقانون Bouguer-Lambert ، يتم تحديده من خلال الصيغة:

أين α هو معامل امتصاص الضوء. د-سماكة الطبقة.

يرجع امتصاص مادة ما للضوء إلى تفاعل موجة ضوئية مع ذرات وجزيئات المادة. تحت النفوذ الحقل الكهربائيموجة ضوئية يتم إزاحة الإلكترونات في الذرات بالنسبة إلى النوى ، مما يجعلها الاهتزازات التوافقية. هناك موجات ثانوية. تتداخل الموجة الساقطة مع الموجات الثانوية المنبعثة من إلكترونات الذرات وتولد موجة ذات سعة لا تساوي سعة المجال الكهربائي المؤثر. مع نقطة الطاقةالرؤية ، هذا يعني ذلك الجزء من الطاقة موجه كهرومغناطيسيةسوف تزداد الطاقة الداخليةالمواد التي يمر الضوء من خلالها. تحمل الموجة الكهرومغناطيسية طاقة تتناسب مع مربع اتساع شدة المجال الكهربائي. متوسط ​​الطاقة، التي تنتقل عبر منطقة وحدة في ثانية واحدة ، تسمى شدة موجة الضوء І .

يتم تحديد شدة الضوء المنقول عبر مادة ما بواسطة قانون Bouguer-Lambert ويعتمد على كل من سمك الطبقة وطبيعة وخصائص المادة الماصة.

معامل امتصاص الضوء α يتناسب مع التركيز الجزيئي مع

α = α 0 С , (21.2)

أين α 0 هو معامل الامتصاص لجزيء ذائب واحد ، بغض النظر عن التركيز. استبدال (21.2) بعلاقة (21.1) نحصل على:

تسمى الصيغة (21.3) بقانون Bouguer-Beer وتبين أنها صالحة للحلول والغازات ذات التركيز المنخفض (من المفترض أن المذيب عمليًا لا يمتص الضوء).

عندما تمر موجة ضوئية أحادية اللون عبر مادة ما ، تتحلل سعة الموجة في وسط ماص. يتميز توهين السعة بمؤشر التوهين χ المرتبط بمعامل الامتصاص α بالعلاقة:

(21.4)

أين λ 0 – الطول الموجي في الفراغ نهو معامل الانكسار للوسط.

بشرط λ 0 = لا ،أين λ هو الطول الموجي في الوسط ، يمكن إعادة كتابة هذه الصيغة على النحو التالي:

توضح الصيغتان (21.4) و (21.4 أ) أن المعامل α يعتمد على الطول الموجي. هذا الاعتماد يحدد لون الحلول.

تمت دراسة امتصاص الضوء بواسطة المحاليل الشفافة باستخدام أجهزة قياس الضوء. تصميمات مختلفة. من خلال قياس شدة الحادث والضوء المنقول ، يمكن تحديد تركيز المادة الماصة.

ل دراسة الطيارامتصاص الضوء في الوسائط ، يتم تقديم الخصائص التالية:

1. يتم تحديد انتقال الضوء بواسطة النفاذية

أين τ - معامل انتقال الضوء ، І 0 هي شدة تدفق الضوء الساقط ، І هي شدة تدفق الضوء الذي يمر عبر المحلول.

2. يتم تحديد الكثافة البصرية للمادة بواسطة الصيغة

أين د- الكثافة البصرية.

تم إنشاء العلاقة بين انتقال الضوء والكثافة الضوئية باستخدام الصيغتين (21.5) و (21.b)

(21.7)

انتقال الضوء من الحل τ يمكن التعبير عنها من قانون Bouguer:

من هنا يتم تحديد معامل الامتصاص α :

بعد التحولات المناسبة ، مع مراعاة الصيغتين (21.5) و (21.6) ، العلاقة بين معامل الامتصاص a والكثافة البصرية للمحلول دالمعرفة على النحو التالي

امتصاص الضوء له صفة الرنين مع أقصى قيمةفي منطقة الترددات القريبة من تردد التذبذب الطبيعي للمذبذب ω 0 (الشكل 21.1).

يتم تحديد الشكل الرنان لمنحنى الامتصاص من خلال بنية الذرات ونطاق تردد الموجة الكهرومغناطيسية التي تمر عبر المادة.

على التين. يوضح الشكل 21.1 منحنى الامتصاص α = و (ω)لمادة يكون فيها للثنائيات القطبية تردد طبيعي واحد من التذبذب (أبهو عرض نطاق الامتصاص المحدد عند مستوى نصف أقصى امتصاص).

وصف التركيب

تم تصميم مقياس الضوء الكهروضوئي KFK-3 لقياس معاملات النقل والكثافة الضوئية لمحاليل السوائل الشفافة والعينات الصلبة. كما أنها تستخدم لقياس معدل التغير في الكثافة البصرية لمادة ما وتحديد تركيز المادة في المحلول.

يعتمد مبدأ تشغيل مقياس الضوء على مقارنة تدفق الضوء و 0يمر عبر المذيب ، الذي يتم إجراء القياس من أجله ، والتدفق الضوئي Fمرت من خلال حل الاختبار. تيارات الضوء و 0و Fتحويل جهاز الكشف الضوئي إلى إشارات كهربائية يو 0 ، يوو يوتي ( يو m هي الإشارة مع مستقبل غير مضاء) ، والتي تتم معالجتها بواسطة الكمبيوتر الصغير الخاص بمقياس الضوء ويتم تقديمها على شاشة رقمية في شكل معاملات الإرسال ، والكثافة الضوئية ، ومعدل التغيير في الكثافة الضوئية ، والتركيز.

النفاذية τ يتم تعريف محلول الاختبار على أنه نسبة الإشارات الكهربائية يو –يومرت إلى يو 0 - يور الحادث ضوء

يتم تحديد الكثافة الضوئية على النحو التالي:

(21.12)

معدل التغير في الكثافة الضوئية هو

أين D2-D1هو الفرق بين قيم الكثافة الضوئية للفاصل الزمني رفي دقائق. على سبيل المثال، ريأخذ القيم 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 دقيقة.

تركيز C = DF ،أين F- معامل التحليل الذي يتم تحديده تجريبياً من الرسم البياني ويتم إدخاله باستخدام لوحة المفاتيح الرقمية في المدى من 0.001 إلى 9999.

يتكون مقياس الضوء KFK-3 (الشكل 21.2) من جسم 1 ، وحدة قياس ضوئي 2 ، وحدة إمداد طاقة 3 ، حجرة كفيت 4 ، نظام معالج دقيق 5 ، أحادية اللون 6. حجرة الكوفيت مغلقة بغطاء قابل للإزالة .

يوجد على الإطار الجانبي لمقياس الضوء محور المقاوم "SET.0" ومفتاح التبديل "الشبكة" 8.

تتضمن الوحدة الضوئية: إضاءة ، أحادية اللون ، حجرة كوفيت ، حامل كفيت ، جهاز قياس ضوئي.

يعمل Monochromator 6 على الحصول على إشعاع من تركيبة طيفية معينة ويتكون من جسم ، ومجموعة فتحة مدخل ، ومرآة كروية ، صريف، وتركيب فجوة الخروج وآلية الجيوب الأنفية الموجودة داخل السكن.

يستخدم المقبض 7 لتدوير محزوز الحيود من خلال آلية الجيب وضبط الطول الموجي بالنانومتر.

يشتمل الجهاز الضوئي على ثنائي ضوئي ومضخم تيار مستمر.

ضع الكوفيت مع المذيب ومحلول الاختبار في حامل الكوفيت وضعه في حجرة الكوفيت ، مع نوابض حامل الكوفيت الصغيرة على الجانب الأمامي. يتم إدخال الكوفيت في تدفق الضوء عن طريق تدوير المقبض 8 إلى اليسار أو اليمين بقدر ما سيذهب. عندما يتم ضبط المقبض على طول الطريق إلى اليسار ، يتم إدخال كفيت به مذيب في شعاع الضوء.

يتكون نظام المعالجات الدقيقة 5 من لوحين للدوائر المطبوعة متصلين ببعضهما البعض بواسطة موصل. النظام متصل بمقياس الضوء عبر موصل. يتم عرض لوحة مفاتيح وشاشة رقمية للنظام على اللوحة الأمامية لمقياس الضوء.

يقوم نظام المعالجات الدقيقة بسبع مهام:

ZERO - قياس الإشارة وتسجيلها باستخدام جهاز كشف ضوئي غير مضاء ، D - معايرة مقياس الضوء ، E - قياس الكثافة الضوئية ، P - قياس النفاذية ، C - قياس التركيز ، A - قياس معدل تغير الكثافة البصرية ، F - مدخلات معامل التحليل.

إتمام العمل

قم بتوصيل مقياس الضوء بشبكة 220 فولت وتشغيل مفتاح التبديل 7 "شبكة". دع الاحماء 30 دقيقة. مع فتح غطاء الخلية. اضغط على مفتاح "START" - سيظهر الرمز "G" على الشاشة الرقمية والقيمة المقابلة وقيمة الطول الموجي. ثم اضغط على مفتاح "Null". يتم عرض القيمة على الشاشة الرقمية على يمين الفاصلة الوامضة ن 0، على اليسار - الرمز "0". معنى ن 0يجب ألا تقل عن 0.005 ولا تزيد عن 0.200. لو ن 0لا يتناسب مع الحدود المحددة ، ثم بمساعدة المقاوم "SET.0" يتم تحقيق القيمة المطلوبة.

تمرين أنا

قياس النفاذية

1. قم بتركيب الكوفات بالمذيب والمحلول المدروس من كبريتات النحاس في حجرة الخلية. ضع الكوفيت مع المذيب في المقبس البعيد لحامل الكوفيت ، ومع محلول الاختبار في المقبس القريب لحامل الكوفيت. أغلق غطاء حجرة الكوفيت.

2. عن طريق إدارة المقبض 8 (الشكل 21.2) إلى اليسار ، أدخل الكوفيت الذي يحتوي على المذيب في تدفق الضوء إلى أقصى حد ممكن.

3. اضغط على مفتاح "G" واستخدم العجلة اليدوية 7 (الشكل 21.2) لضبط الطول الموجي على 400 نانومتر. يتم عرض الطول الموجي على الشاشة الرقمية العلوية.

4. اضغط على مفتاح "P". على يسار الفاصلة العشرية الوامضة ، يظهر الرمز "P" ، وإلى اليمين - القيمة المقابلة "100 ± 0.2" ، مما يعني أن عدد الإرسال الأولي هو 100٪.

إذا تم إنشاء القراءة "100 ± 0.2" بانحراف كبير ، فاضغط على مفتاحي "G" و "P" مرة أخرى بعد 3-5 ثوانٍ. ثم من الضروري فتح غطاء حجرة الكوفيت والضغط على مفتاح "صفر" ، وأغلق الغطاء ، واضغط على مفتاح "P".

5. باستخدام المقبض 8 ، أدخل كفيت مع محلول الاختبار في شعاع الضوء. تحديد نفاذية المحلول من لوحة الضوء.

6. بالضغط على مفتاح "G" ، استخدم العجلة اليدوية لضبط 7 أطوال موجية 450 نانومتر ، 500 نانومتر ، 550 نانومتر ، 600 نانومتر ، 650 نانومتر ، 700 نانومتر ، 750 نانومتر وإزالة النفاذية لهم τ .

قم بإنشاء رسم بياني لاعتماد النفاذية على الطول الموجي ، أي τ = و (λ)

7. عند الطول الموجي 550 نانومتر ، حدد نفاذية المحاليل الأخرى لكبريتات النحاس.

8. إجراء قياسات مماثلة لمحلول ثنائي كرومات البوتاسيوم وإنشاء رسم بياني للاعتماد τ = و (λ).

تمرين II