Μονάδα μέτρησης μετάδοσης. Φασματική εσωτερική μετάδοση T_(i,\λάμδα)

Σύμφωνα με το νόμο Hopkins-Krantz, κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης το πνεύμα των κατηγοριών εκρηκτικόςτου ίδιου σχήματος, αλλά διαφορετικών μεγεθών (μάζας) στην ίδια ατμόσφαιρα, παρόμοια κύματα έκρηξης θα παρατηρηθούν στην ίδια απόσταση

R*=R(Po /Μ) , (1)

όπου R είναι η απόσταση από το επίκεντρο της έκρηξης, m;

Po – αρχική πίεση σε σταθερό σημείο, kPa;

M – μάζα εκρηκτικής ύλης, kg.

Αυτή η φόρμουλακαθιστά δυνατή την αξιολόγηση διαφόρων εκρήξεων συγκρίνοντάς τες με την έκρηξη μιας ουσίας αναφοράς, η οποία συνήθως είναι TNT. Το ισοδύναμο TNT m TNT, kg, νοείται ως η μάζα ενός τέτοιου φορτίου TNT, η έκρηξη του οποίου απελευθερώνει την ίδια ποσότητα ενέργειας με την έκρηξη ενός δεδομένου φορτίου με μάζα m, kg, δηλ.

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

Όπου Qv, Qv tnt – ενέργεια έκρηξης αυτής της ουσίαςκαι TNT, kJ/kg.

Η συνολική ενέργεια έκρηξης, σε J, ορίζεται ως

E= [ (P1 – P0)/(kt -1)]V1,(3)

Οπου P1 -αρχική πίεση αερίου στο δοχείο, kPa.

kr- αδιαβατικός δείκτης αερίου ( kr=Τετ/Βιογραφικό);

V1 είναι ο όγκος του δοχείου, m.

4.2 Εργασία για πρακτική δουλειά.

Εργασία 1. Προσδιορίστε την ταχύτητα διάδοσης του μετώπου της φυλής.

Εργασία 5. Υπολογισμός ατυχήματος που σχετίζεται με το σχηματισμό μιας «βολίδας».

Προϋποθέσεις για την ολοκλήρωση της εργασίας.

Εργασία 1. Προσδιορισμός της ταχύτητας διάδοσης του φυλετικού μετώπου.

Η ταχύτητα διάδοσης του φυλετικού μετώπου καθορίζεται από τον τύπο

V = k M , (4)

όπου: k είναι μια σταθερά ίση με 43;

M είναι η μάζα του καυσίμου που περιέχεται στο νέφος.

Το αποτελεσματικό ενεργειακό απόθεμα του μείγματος αέρα-καυσίμου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

E = 2M ·q ·С/С, (5)

Η αδιάστατη απόσταση κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης υπολογίζεται από τον τύπο:

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

Η αδιάστατη πίεση κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης υπολογίζεται από τον τύπο:

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

Εργασία 5. Υπολογισμός ατυχήματος που σχετίζεται με το σχηματισμό μιας «βολίδας»:

Η καταστροφική επίδραση μιας «βολίδας» σε ένα άτομο καθορίζεται από την ποσότητα της θερμικής ενέργειας (ώθηση θερμική ακτινοβολία) και τη διάρκεια ζωής της «βολίδας», και για άλλα αντικείμενα – την ένταση της θερμικής της ακτινοβολίας.

Αρχικά δεδομένα:

η ποσότητα του καυσίμου που χύθηκε κατά τη διάρκεια του ατυχήματος ήταν 10,6 m 3 .

πυκνότητα της υγρής φάσης του προπανίου,  G = 530 kg/m 3 ;

θερμοκρασία της «βολίδας»,  = 1350 K.

Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η διάρκεια ζωής της «βολίδας» και η απόσταση στην οποία αντιστοιχεί ο παλμός της θερμικής ακτινοβολίας διάφορους βαθμούςανθρώπινο έγκαυμα.

Η διαδικασία για την αξιολόγηση των συνεπειών ενός ατυχήματος σύμφωνα με το GOST R 12.3.047-98 " Ασφάλεια φωτιάς τεχνολογικές διαδικασίες»:

Ο παλμός θερμικής ακτινοβολίας Q, kJ, υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Q = t s q , (8)

όπου t s - διάρκεια ζωής της βολίδας, s?

q - ένταση θερμικής ακτινοβολίας, kW/m2.

Ο υπολογισμός της έντασης της θερμικής ακτινοβολίας της "βολίδας" πραγματοποιείται σύμφωνα με τον τύπο:

q = E f · F q · t , (9)

όπου η Εφ - μέση επιφανειακή πυκνότητα θερμικής ακτινοβολίας, kW/m 2 ;

Fq - γωνιακός συντελεστής ακτινοβολίας.

t είναι η ατμοσφαιρική μετάδοση.

Το E f προσδιορίζεται με βάση τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα, επιτρέπεται η λήψη E f ίση με 450 kW/m 2.

Συντελεστής κλίσηςΗ ακτινοβολία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

, (10)

όπου ο Χ - ύψος του κέντρου της "βολίδας", m.

D s - αποτελεσματική διάμετρος της "βολίδας", m;

r - απόσταση από το ακτινοβολημένο αντικείμενο σε ένα σημείο της επιφάνειας της γης ακριβώς κάτω από το κέντρο της «βολίδας», m.

Η πραγματική διάμετρος της «βολίδας» D s υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

D s =5,33 m 0,327 , (11)

όπου μ - μάζα εύφλεκτης ουσίας, kg.

H - καθορίζεται κατά τη διάρκεια ειδικών μελετών. Επιτρέπεται να πάρει το H ίσο με D s /2.

Η διάρκεια ζωής της «βολίδας» t s, s, υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

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

Ο συντελεστής ατμοσφαιρικής μετάδοσης t υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

t = exp [-7,0 10 -4 ( - D s / 2)], (13)

4.3. Μορφοποίηση και παρουσίαση αποτελεσμάτων.

1. Μελετήστε το θεωρητικό μάθημα διαλέξειςκαι πρότεινε εκπαιδευτική βιβλιογραφία.

3. Προσδιορίστε τις επικίνδυνες εγκαταστάσεις παραγωγής χρησιμοποιώντας τα σημάδια κινδύνου της εγκατάστασης.

4. Διερευνήστε τη βιωσιμότητα των οικονομικών αντικειμένων.

5. Ανάπτυξη δραστηριοτήτων για την PMF Ο.Ε.

6. Εξαγωγή συμπερασμάτων με βάση την έρευνα που ελήφθη και διατύπωση προτάσεων.

7. Ετοιμάστε μια έκθεση για την εργασία που εκτελέστηκε. Έντυπο αναφοράς – γραπτό, σύμφωνα με τις απαιτήσεις μεθοδολογικές συστάσειςγια την εκτέλεση πρακτικής εργασίας.

8. Προετοιμάστε απαντήσεις σε ερωτήσεις του τεστ.

9. Ασκήστε αυτοέλεγχο.

10. Υπερασπιστείτε την πρακτική εργασία την πρώτη φορά μέσα σε 15 λεπτά.

Παρουσίαση αποτελεσμάτων.

Ορισμοί

Σημειώσεις και συντομογραφίες

Εισαγωγή

Κύριο μέρος

συμπέρασμα

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν

Εφαρμογές

4.4 Επιλογές εργασιών.

Σειριακός αριθμός	Αριθμός επιλογής	Τιμή M (σε kg)	ΜΕ	R(m)	V1, (cub.m)
			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

Ερωτήσεις ελέγχου:

1. Ορίστε μια έκρηξη;

2. Αναφέρετε τα κύρια χαρακτηριστικά της έκρηξης;

3. Περιγράψτε τη διαδικασία των εκρηκτικών μετασχηματισμών;

4. Να δικαιολογήσετε τον νόμο Hopkins-Krantz;

5. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της έκρηξης και του ξεφουσκώματος;

6. Τι χαρακτηρίζει τη φάση υψηλή πίεση?

7. Εξηγήστε τη διαδικασία έκρηξης του συγκροτήματος καυσίμου;

8. Δώστε τη σειρά των ενεργειών κρουστικό κύμα?

9. Χρησιμοποιώντας την επιλογή ανάθεσης, δώστε μια εξήγηση για την πίεση κατά την έκρηξη;

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΟΣ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ

1. Ασφάλεια ζωής / Εκδ. ΛΑ. Μιχαΐλοβα. – Μ: Ακαδημία, 2009. – 272 σελ.

2. Ilyin L.A. Υγιεινή ακτινοβολίας / L.A. Ilyin, V.F. Kirillov, Ι.Ρ. Κορένκοφ. – M: Geotar-Media, 2010. –384 σελ.

3. Εργαστήριο για την ασφάλεια ζωής / Εκδ. A.V. Φρόλοβα. – Rostov-on-Don: Phoenix, 2009. – 496 p.

4. Boltyrov V.V. Επικίνδυνος φυσικές διαδικασίες/ V.V. Μπολτίροφ. – M: KDU, 2010. – 292 σελ.

5. Σουλενίνα Ν.Σ. ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΕΡΓΑΣΙΩΝγια τα βασικά της ασφάλειας ζωής / Ν.Σ. Shulenina, V.M. Shirshova, N.A. Volobueva. – Novosibirsk: Siberian University Publishing House, 2010. – 192 p.

6. Pochekaeva E.I.. Οικολογία και ασφάλεια ζωής / E.I. Ποτσεκάεβα. – Rostov-on-Don: Phoenix, 2010. – 560 p.

7. Belov S.V. Ασφάλεια ζωής / S.V. Μπέλοφ. – M: A-Prior, – 2011. – 128 σελ.

8. Hwang T.A. Ασφάλεια ζωής. Εργαστήριο / Τ.Α. Hwang, Ρ.Α. Hwang. – Rostov-on-Don: Phoenix, 2010. – 320 p.

9. GOST R 22.0.01-94. BCHS, Ασφάλεια σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Βασικές διατάξεις.

10. GOST R 22.0.02-94. BChS. Όροι και ορισμοί βασικών εννοιών.

11. GOST R 22.0.05-94. Καταστάσεις έκτακτης ανάγκης." Ανθρωπογενείς καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Όροι και ορισμοί

12. GOST R 22.0.07-95. BChS. Πηγές ανθρωπογενών καταστάσεων έκτακτης ανάγκης. Ταξινόμηση και ονοματολογία των ζημιογόνων παραγόντων και των παραμέτρων τους.

13. GOST R 22.3.03-94. BChS. Προστασία του πληθυσμού. Βασικές διατάξεις.

14. GOST R 22.1.01-95. BCHS". Παρακολούθηση και πρόβλεψη. Βασικές διατάξεις.

15. GOST R 22.8.01-96. BChS". Εκκαθάριση καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

16. GOST R 22.0.06-95. BChS. Επιβλαβείς παράγοντες. Μεθοδολογία για τον προσδιορισμό των παραμέτρων των ζημιογόνων επιπτώσεων.

Παράρτημα 1.

©2015-2019 ιστότοπος
Όλα τα δικαιώματα ανήκουν στους δημιουργούς τους. Αυτός ο ιστότοπος δεν διεκδικεί την πνευματική ιδιοκτησία, αλλά παρέχει δωρεάν χρήση.
Ημερομηνία δημιουργίας σελίδας: 08-01-2018

Σήμερα θα μιλήσουμε για τη μετάδοση και τις σχετικές έννοιες. Όλες αυτές οι ποσότητες αφορούν το τμήμα της γραμμικής οπτικής.

Φως στον αρχαίο κόσμο

Οι άνθρωποι πίστευαν ότι ο κόσμος ήταν γεμάτος μυστήρια. Ακόμη και ανθρώπινο σώμαπεριείχε πολλά άγνωστα. Για παράδειγμα, οι αρχαίοι Έλληνες δεν καταλάβαιναν πώς βλέπει το μάτι, γιατί υπάρχει το χρώμα, γιατί έρχεται η νύχτα. Αλλά την ίδια στιγμή, ο κόσμος τους ήταν πιο απλός: το φως που έπεφτε σε ένα εμπόδιο δημιουργούσε μια σκιά. Αυτό ήταν το μόνο που έπρεπε να γνωρίζει ακόμη και ο πιο μορφωμένος επιστήμονας. Κανείς δεν σκέφτηκε τη μετάδοση του φωτός και τη θέρμανση. Και σήμερα το σπουδάζουν αυτό στο σχολείο.

Το φως συναντά ένα εμπόδιο

Όταν ένα ρεύμα φωτός χτυπά ένα αντικείμενο, μπορεί να συμπεριφερθεί με τέσσερις διαφορετικούς τρόπους:

• να απορροφηθεί?
• διαλύω;
• κατοπτρίζω;
• προχωρήστε παραπέρα.

Αντίστοιχα, κάθε ουσία έχει συντελεστές απορρόφησης, ανάκλασης, μετάδοσης και σκέδασης.

Απορροφημένο Φως διαφορετικοί τρόποιαλλάζει τις ιδιότητες του ίδιου του υλικού: το θερμαίνει, αλλάζει την ηλεκτρονική του δομή. Το διάσπαρτο και το ανακλώμενο φως είναι παρόμοια, αλλά εξακολουθούν να διαφέρουν. Όταν αλλάζει την κατεύθυνση διάδοσης και όταν σκεδάζεται, αλλάζει και το μήκος κύματός του.

Ένα διαφανές αντικείμενο που επιτρέπει στο φως να περάσει και τις ιδιότητές του

Οι συντελεστές ανάκλασης και διαπερατότητας εξαρτώνται από δύο παράγοντες - τα χαρακτηριστικά του φωτός και τις ιδιότητες του ίδιου του αντικειμένου. Αυτό που έχει σημασία είναι:

1. Αθροιστική κατάσταση μιας ουσίας. Ο πάγος διαθλάται διαφορετικά από τον ατμό.
2. Δομή κρυσταλλικού πλέγματος. Αυτό το στοιχείο ισχύει για στερεά. Για παράδειγμα, η μετάδοση του άνθρακα στο ορατό τμήμα του φάσματος τείνει στο μηδέν, αλλά ένα διαμάντι είναι διαφορετικό θέμα. Είναι τα επίπεδα ανάκλασης και διάθλασής του που δημιουργούν ένα μαγικό παιχνίδι φωτός και σκιάς, για το οποίο οι άνθρωποι είναι πρόθυμοι να πληρώσουν υπέρογκα χρηματικά ποσά. Αλλά και οι δύο αυτές ουσίες είναι άνθρακες. Και το διαμάντι θα καεί σε μια φωτιά όχι χειρότερη από τον άνθρακα.
3. Θερμοκρασία της ουσίας. Παραδόξως, αλλά πότε υψηλή θερμοκρασίαΟρισμένα σώματα γίνονται από μόνα τους πηγή φωτός, επομένως αλληλεπιδρούν με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία κάπως διαφορετικά.
4. δέσμη φωτός σε ένα αντικείμενο.

Επιπλέον, πρέπει να θυμόμαστε ότι το φως που βγαίνει από το αντικείμενο μπορεί να πολωθεί.

Μήκος κύματος και φάσμα μετάδοσης

Όπως αναφέραμε παραπάνω, η μετάδοση εξαρτάται από το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός. Μια ουσία που είναι αδιαφανής στις κίτρινες και πράσινες ακτίνες φαίνεται διαφανής υπέρυθρο φάσμα. Η Γη είναι επίσης διαφανής στα μικρά σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα. Επομένως, παρά το γεγονός ότι παράγονται από τον Ήλιο σε πολύ μεγάλες ποσότητες, είναι τόσο δύσκολο για τους επιστήμονες να τα εντοπίσουν. Η πιθανότητα σύγκρουσης νετρίνου με την ύλη είναι εξαιρετικά μικρή.

Τις περισσότερες φορές όμως μιλάμε γιαγια το ορατό τμήμα του φάσματος ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Εάν υπάρχουν πολλά τμήματα της ζυγαριάς σε ένα βιβλίο ή ένα πρόβλημα, τότε η οπτική μετάδοση θα σχετίζεται με εκείνο το τμήμα της ζυγαριάς που είναι προσβάσιμο στο ανθρώπινο μάτι.

Τύπος συντελεστών

Τώρα ο αναγνώστης είναι ήδη αρκετά προετοιμασμένος για να δει και να κατανοήσει τον τύπο που καθορίζει τη μετάδοση μιας ουσίας. Μοιάζει με αυτό: T=F/F 0.

Άρα, η διαπερατότητα T είναι ο λόγος της ροής ακτινοβολίας ορισμένο μήκοςκύμα που πέρασε από το σώμα (F) στην αρχική ροή ακτινοβολίας (F 0).

Η ποσότητα Τ δεν έχει διάσταση, αφού ορίζεται ως η διαίρεση πανομοιότυπων εννοιών μεταξύ τους. Ωστόσο, αυτός ο συντελεστής δεν είναι χωρίς φυσική έννοια. Δείχνει πόση ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μεταδίδει μια δεδομένη ουσία.

"Ροή ακτινοβολίας"

Αυτό δεν είναι απλώς μια φράση, αλλά ένας συγκεκριμένος όρος. Ροή ακτινοβολίας είναι η ισχύς που μεταφέρει η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μέσω μιας μονάδας επιφάνειας. Λεπτομερώς δεδομένη αξίαυπολογίζεται ως η ενέργεια που η ακτινοβολία κινείται σε μια μονάδα επιφάνειας σε μια μονάδα χρόνου. Περιοχή πιο συχνά σημαίνει τετραγωνικό μέτρο, και υπό χρόνο - δευτερόλεπτα. Αλλά ανάλογα με τη συγκεκριμένη εργασία, αυτές οι συνθήκες μπορούν να αλλάξουν. Για παράδειγμα, για έναν κόκκινο γίγαντα, ο οποίος είναι χίλιες φορές μεγαλύτερος από τον Ήλιο μας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε με ασφάλεια τετραγωνικά χιλιόμετρα. Και για μια μικροσκοπική πυγολαμπίδα - τετραγωνικά χιλιοστά.

Φυσικά, για να μπορούν να συγκρίνονται, εισήχθησαν ενοποιημένα συστήματαΜετρήσεις. Αλλά οποιαδήποτε τιμή μπορεί να μειωθεί σε αυτά, εκτός αν, φυσικά, μπλέξετε με τον αριθμό των μηδενικών.

Σχετίζεται επίσης με αυτές τις έννοιες η τιμή της κατευθυντικής μετάδοσης. Καθορίζει πόσο και τι είδους φως περνά μέσα από το γυαλί. Αυτή η έννοια δεν μπορεί να βρεθεί στα εγχειρίδια φυσικής. Κρύβεται στις τεχνικές προδιαγραφές και τους κανόνες των κατασκευαστών παραθύρων.

Νόμος διατήρησης ενέργειας

Αυτός ο νόμος είναι ο λόγος που η ύπαρξη είναι αδύνατη μηχανή αέναης κίνησηςΚαι ΦΙΛΟΣΟΦΙΚΗ ΛΙΘΟΣ. Υπάρχουν όμως νερό και ανεμόμυλοι. Ο νόμος λέει ότι η ενέργεια δεν προέρχεται από πουθενά και δεν διαλύεται χωρίς ίχνος. Το φως που πέφτει σε ένα εμπόδιο δεν αποτελεί εξαίρεση. Από τη φυσική έννοια της διαπερατότητας δεν προκύπτει ότι αφού μέρος του φωτός δεν πέρασε από το υλικό, εξατμίστηκε. Στην πραγματικότητα μια δέσμη που πέφτει ίσο με το άθροισμααπορρόφησε, διασκόρπισε, αντανακλούσε και διέδιδε φως. Έτσι, το άθροισμα αυτών των συντελεστών για μια δεδομένη ουσία πρέπει να είναι ίσο με ένα.

Γενικά, ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τομείς της φυσικής. Στα σχολικά προβλήματα, συμβαίνει συχνά το σχοινί να μην τεντώνεται, ο πείρος να μην θερμαίνεται και να μην υπάρχει τριβή στο σύστημα. Αλλά στην πραγματικότητα αυτό είναι αδύνατο. Επιπλέον, αξίζει πάντα να θυμόμαστε ότι οι άνθρωποι δεν ξέρουν τα πάντα. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της διάσπασης βήτα χάθηκε κάποια ενέργεια. Οι επιστήμονες δεν κατάλαβαν πού πήγε. Ο ίδιος ο Niels Bohr πρότεινε ότι σε αυτό το επίπεδο ο νόμος διατήρησης μπορεί να μην τηρηθεί.

Αλλά τότε ένα πολύ μικρό και πονηρό στοιχειώδες σωματίδιο- νετρίνο λεπτών. Και όλα μπήκαν στη θέση τους. Έτσι, εάν ο αναγνώστης, όταν λύνει ένα πρόβλημα, δεν είναι ξεκάθαρος πού πηγαίνει η ενέργεια, τότε πρέπει να θυμόμαστε: μερικές φορές η απάντηση είναι απλώς άγνωστη.

Εφαρμογή των νόμων μετάδοσης και διάθλασης του φωτός

Είπαμε λίγο παραπάνω ότι όλοι αυτοί οι συντελεστές εξαρτώνται από το ποια ουσία παρεμποδίζει την δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αλλά αυτό το γεγονός μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε αντιθετη πλευρα. Η αφαίρεση του φάσματος μετάδοσης είναι ένα από τα πιο απλά και αποτελεσματικούς τρόπουςμάθετε τις ιδιότητες μιας ουσίας. Γιατί είναι τόσο καλή αυτή η μέθοδος;

Είναι λιγότερο ακριβής από άλλες οπτικές μεθόδους. Πολλά περισσότερα μπορούν να μάθουμε κάνοντας μια ουσία να εκπέμπει φως. Αλλά αυτό είναι ακριβώς το κύριο πλεονέκτημα της μεθόδου οπτικής μετάδοσης - κανείς δεν χρειάζεται να αναγκαστεί να κάνει τίποτα. Η ουσία δεν χρειάζεται να θερμανθεί, να καεί ή να ακτινοβοληθεί με λέιζερ. Πολύπλοκα συστήματαΔεν απαιτούνται οπτικοί φακοί ή πρίσματα, καθώς η δέσμη φωτός διέρχεται απευθείας από το υπό μελέτη δείγμα.

Επιπλέον, αυτή η μέθοδος είναι μη επεμβατική και μη καταστροφική. Το δείγμα παραμένει στην αρχική του μορφή και κατάσταση. Αυτό είναι σημαντικό όταν η ουσία είναι σπάνια ή όταν είναι μοναδική. Είμαστε σίγουροι ότι το δαχτυλίδι του Τουταγχαμών δεν πρέπει να καεί για να μάθουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τη σύνθεση του σμάλτου πάνω του.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Διαπερατότηταπου ονομάζεται βαθμωτός φυσική ποσότητα, ίση με την αναλογία της ροής ακτινοβολίας που πέρασε από την ουσία (F) προς τη ροή ακτινοβολίας που πέφτει στην επιφάνεια αυτής της ουσίας (). Η διαπερατότητα συχνά υποδηλώνεται με τα γράμματα T ή . Μαθηματικός ορισμόςη μετάδοση έχει τη μορφή:

Η τιμή διαπερατότητας εξαρτάται από τις ιδιότητες της σωματικής ουσίας, τη γωνία πρόσπτωσης του φωτός της φασματική σύνθεση(μήκος κύματος) και πόλωση ακτινοβολίας.

Η μετάδοση της διεπαφής μεταξύ των μέσων μπορεί να οριστεί ως:

T είναι η ένταση του διαθλασμένου κύματος, I είναι η ένταση του προσπίπτοντος κύματος. Εάν το φως διαθλάται και ανακλάται στο όριο δύο διαφανών ουσιών που δεν απορροφούν φως, τότε ισχύει η ισότητα:

πού είναι η ανάκλαση του φωτός. Στην περίπτωση του ολικού εσωτερικού προβληματισμού

Η σχέση μεταξύ της διαπερατότητας και της οπτικής πυκνότητας (D) καθορίζεται από τον τύπο:

Μερικοί τύποι μετάδοσης

Η φασματική μετάδοση είναι η μετάδοση της μονοχρωματικής ακτινοβολίας που έχει μήκος κύματος που καθορίζεται από τον λόγο της ροής ακτινοβολίας που διέρχεται από ένα στρώμα μιας ουσίας με πάχος προς τη ροή που προσπίπτει σε αυτήν.

Οπου - φυσικός δείκτηςαπορρόφηση της εν λόγω ουσίας, για ακτινοβολία με μήκος κύματος - το πάχος του στρώματος της ουσίας. — Δεκαδικό ποσοστό απορρόφησης.

Ο συντελεστής εσωτερικής μετάδοσης () δείχνει την αλλαγή στην ένταση της ακτινοβολίας που συμβαίνει στο εσωτερικό της ουσίας. Δεν λαμβάνει υπόψη τις απώλειες που σχετίζονται με την ανάκλαση στις επιφάνειες εισόδου και εξόδου της ουσίας. Ο ορισμός του μπορεί να γραφτεί ως εξής:

όπου είναι η ροή που εισέρχεται στο μέσο και είναι η ροή ακτινοβολίας που φεύγει από την ουσία.

Η φασματική εσωτερική μετάδοση (εσωτερική μετάδοση για μονοχρωματικό φως) του οπτικού γυαλιού εξαρτάται από την απορρόφηση του γυαλιού, τη σκέδαση και την απορρόφηση από τις ακαθαρσίες που βρίσκονται στο γυαλί. Ο συντελεστής εσωτερικής μετάδοσης χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό οπτικές ιδιότητεςυλικά.

Ο ενσωματωμένος συντελεστής εσωτερικής μετάδοσης () για μια τυπική πηγή λευκού με θερμοκρασία T = 2856 K μπορεί να βρεθεί ως:

όπου είναι η σχετική φασματική απόδοση της μονοχρωματικής ακτινοβολίας προσαρμοσμένη στο φως της ημέρας (σχετική ευαισθησία του ματιού). nm, nm.

Η μεταδιδόμενη ακτινοβολία (χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η σκέδαση) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον νόμο Bouguer-Lambert:

που είναι η εσωτερική μετάδοση? — συντελεστής απορρόφησης για γυαλί πάχους 1 cm. — συντελεστής απορρόφησης για γυαλί 1 cm. — πάχος γυαλιού (cm).

Μετάδοση n διαδοχικών μέσων ίσο με το γινόμενοσυντελεστές διαπερατότητας καθενός από αυτά.

Μονάδες

Η διαπερατότητα είναι μια αδιάστατη ποσότητα. Μερικές φορές εκφράζεται ως ποσοστό.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Το φυσικό φως πέφτει στον πολωτή και μια φωτεινή ροή περνά μέσα από αυτό. text">Το διάλυμα διέρχεται από δύο τέτοιους πολωτές	Ας κάνουμε ένα σχέδιο. Δεδομένου ότι μετά τη διέλευση από τον πολωτή η ένταση φωτός εξόδου είναι μικρότερη από 50% όπως θα αναμενόταν όταν διέρχεται από τον πολωτή φυσικό φως, επομένως, συμβαίνει απορρόφηση φωτός. Αυτό σημαίνει ότι κατά τον προσδιορισμό της έντασης του φωτός που αναδύεται από τον πολωτή (), είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη αυτή η απορρόφηση φωτός: πού είναι η ένταση του φωτός που προσπίπτει στον πολωτή. Αφού περάσουμε από τον δεύτερο πολωτή, η ένταση του φωτός προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας το νόμο του Malus και, λαμβάνοντας υπόψη την (1.1), είναι ίση με: Ας εκφράσουμε τον συντελεστή μετάδοσης από την εξίσωση (1.1): Ας αντικαταστήσουμε την έκφραση (1.2) και ας εκφράσουμε την επιθυμητή γωνία:
Απάντηση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Νο 21

ΜΕΛΕΤΗ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΩΤΟΣ
ΣΤΙΣ ΛΥΣΕΙΣ

Στόχος της εργασίας : προσδιορισμός της συγκέντρωσης μιας ουσίας σε έγχρωμα διαλύματα και επαλήθευση του νόμου Bouguer-Lambert.

Συσκευές και αξεσουάρ : ηλεκτρικό φωτόμετρο KFK-3, σετ κυβετών, σετ διαφανών έγχρωμων διαλυμάτων (διάλυμα θειικού χαλκού, διάλυμα διχρωμικού καλίου.)

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ

Όταν το φως διέρχεται από διαφανή διαλύματα ή αέρια, απορροφάται μερικώς. Αφήστε την ένταση του φωτός να πέσει σε ένα διαφανές μέσο І 0 . Ελαφριά ένταση І , που διέρχεται από τη λύση, σύμφωνα με το νόμο Bouguer-Lambert, προσδιορίζεται από τον τύπο:

Οπου α – συντελεστής απορρόφησης φωτός. δ –πάχος στρώματος.

Η απορρόφηση του φωτός από μια ουσία οφείλεται στην αλληλεπίδραση του φωτεινού κύματος με τα άτομα και τα μόρια της ουσίας. Υπό επιρροή ηλεκτρικό πεδίοκύμα φωτός τα ηλεκτρόνια στα άτομα μετατοπίζονται σε σχέση με τους πυρήνες, δημιουργώντας αρμονικές δονήσεις. Προκύπτουν δευτερεύοντα κύματα. Το προσπίπτον κύμα παρεμβαίνει στα δευτερεύοντα κύματα που εκπέμπονται από τα ηλεκτρόνια των ατόμων και δημιουργεί ένα κύμα με πλάτος όχι ίσο με το πλάτος του ενεργού ηλεκτρικού πεδίου. ΜΕ ενεργειακό σημείοΑυτό σημαίνει ότι μέρος της ενέργειας ηλεκτρομαγνητικό κύμαπρόκειται να αυξηθεί εσωτερική ενέργειαουσία από την οποία περνά το φως. Ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα μεταφέρει ενέργεια ανάλογη με το τετράγωνο του πλάτους της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. Μέση ενέργεια, που μεταφέρεται μέσω μιας μονάδας επιφάνειας σε 1 δευτερόλεπτο, ονομάζεται ένταση του φωτεινού κύματος І .

Η ένταση του φωτός που διέρχεται από μια ουσία καθορίζεται από τον νόμο Bouguer-Lambert και εξαρτάται τόσο από το πάχος του στρώματος όσο και από τη φύση των ιδιοτήτων της απορροφητικής ουσίας.

Συντελεστής απορρόφησης φωτός α ανάλογη με τη μοριακή συγκέντρωση ΜΕ

α=α 0 С , (21.2)

Οπου α 0 είναι ο συντελεστής απορρόφησης ενός μορίου μιας διαλυμένης ουσίας, ανεξάρτητα από τη συγκέντρωση. Αντικαθιστώντας το (21.2) στη σχέση (21.1) παίρνουμε:

Ο τύπος (21.3) ονομάζεται νόμος Bouguer-Beer και αποδεικνύεται ότι ισχύει για διαλύματα και αέρια χαμηλής συγκέντρωσης (υποτίθεται ότι ο διαλύτης πρακτικά δεν απορροφά φως).

Όταν ένα μονοχρωματικό κύμα φωτός διέρχεται από μια ουσία, το πλάτος του κύματος εξασθενεί στο απορροφητικό μέσο. Η εξασθένηση του πλάτους χαρακτηρίζεται από τον δείκτη εξασθένησης χ, ο οποίος σχετίζεται με τον συντελεστή απορρόφησης α από τη σχέση:

(21.4)

Οπου λ 0 – μήκος κύματος στο κενό, n– δείκτης διάθλασης του μέσου.

Λαμβάνοντας υπ 'όψιν ότι λ 0 =nλ,Οπου λ είναι το μήκος κύματος στο μέσο, ​​αυτός ο τύπος μπορεί να ξαναγραφτεί ως εξής:

Οι τύποι (21.4) και (21.4 α) δείχνουν ότι ο συντελεστής α εξαρτάται από το μήκος κύματος. Αυτή η εξάρτηση καθορίζει το χρώμα των διαλυμάτων.

Η απορρόφηση του φωτός από διαφανή διαλύματα μελετάται με τη χρήση φωτομέτρων διάφορα σχέδια. Μετρώντας τις εντάσεις του προσπίπτοντος και του εκπεμπόμενου φωτός, μπορεί να προσδιοριστεί η συγκέντρωση της απορροφητικής ουσίας.

Για πειραματική έρευνααπορρόφηση φωτός στα μέσα, εισάγονται τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

1. Η μετάδοση του φωτός καθορίζεται από τη διαπερατότητα

Οπου τ – συντελεστής μετάδοσης φωτός, І 0 – την ένταση της προσπίπτουσας φωτεινής ροής, І – ένταση της φωτεινής ροής που διέρχεται από το διάλυμα.

2. Η οπτική πυκνότητα μιας ουσίας καθορίζεται από τον τύπο

Οπου ρε- οπτική πυκνότητα.

Η σχέση μεταξύ της μετάδοσης του φωτός και της οπτικής πυκνότητας καθορίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους (21.5) και (21.b)

(21.7)

Μετάδοση φωτός του διαλύματος τ μπορεί να εκφραστεί από το νόμο του Bouguer:

Από εδώ καθορίζεται ο συντελεστής απορρόφησης α :

Μετά από κατάλληλους μετασχηματισμούς, λαμβάνοντας υπόψη τους τύπους (21.5) και (21.6), η σχέση μεταξύ του συντελεστή απορρόφησης a και της οπτικής πυκνότητας του διαλύματος ρεορίζεται ως εξής

Η απορρόφηση φωτός έχει ηχηρό χαρακτήρα με μέγιστη αξίαστην περιοχή συχνοτήτων κοντά στη φυσική συχνότητα του ταλαντωτή ω 0 (Εικ. 21.1).

Το σχήμα συντονισμού της καμπύλης απορρόφησης καθορίζεται από τη δομή των ατόμων και το εύρος συχνοτήτων του ηλεκτρομαγνητικού κύματος που διέρχεται από την ουσία.

Στο Σχ. Το σχήμα 21.1 δείχνει την καμπύλη απορρόφησης α=f(ω)για μια ουσία στην οποία τα δίπολα έχουν την ίδια φυσική συχνότητα δόνησης (ΑΒ– πλάτος ζώνης απορρόφησης, προσδιοριζόμενο στο επίπεδο του μισού της μέγιστης απορρόφησης).

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Το φωτοηλεκτρικό φωτόμετρο KFK-3 έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση της διαπερατότητας και της οπτικής πυκνότητας διαφανών υγρών διαλυμάτων και στερεών δειγμάτων. Χρησιμοποιείται επίσης για τη μέτρηση του ρυθμού μεταβολής της οπτικής πυκνότητας μιας ουσίας και τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης μιας ουσίας σε διάλυμα.

Η αρχή λειτουργίας του φωτόμετρου βασίζεται στη σύγκριση της φωτεινής ροής F 0, διέρχεται από τον διαλύτη σε σχέση με τον οποίο πραγματοποιείται η μέτρηση και τη ροή φωτός φάπερασμένο από το διάλυμα δοκιμής. Φωτεινά ρεύματα F 0Και φάμετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα από έναν φωτοανιχνευτή U 0, UΚαι UΤ ( U t – σήμα με μη φωτισμένο δέκτη), τα οποία επεξεργάζονται από τον μικροϋπολογιστή του φωτόμετρου και παρουσιάζονται σε ψηφιακή οθόνη με τη μορφή μετάδοσης, οπτικής πυκνότητας, ρυθμού αλλαγής οπτικής πυκνότητας, συγκέντρωσης.

Διαπερατότητα τ του διαλύματος δοκιμής ορίζεται ως ο λόγος των ηλεκτρικών σημάτων U –U t παρελθόν σε U 0 – U t προσπίπτον φως

Η οπτική πυκνότητα προσδιορίζεται ως εξής:

(21.12)

Ο ρυθμός μεταβολής της οπτικής πυκνότητας είναι

Οπου Δ 2 – Δ 1– διαφορά στις οπτικές πυκνότητες σε ένα χρονικό διάστημα tσε λεπτά. Για παράδειγμα, tπαίρνει τιμές 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 λεπτά.

Συγκέντρωση C=DF,Οπου φά– συντελεστής παραγοντοποίησης, ο οποίος προσδιορίζεται πειραματικά από το γράφημα και εισάγεται χρησιμοποιώντας το αριθμητικό πληκτρολόγιο στην περιοχή από 0,001 έως 9999.

Το φωτόμετρο KFK-3 (Εικ. 21.2) αποτελείται από ένα περίβλημα 1, μια φωτομετρική μονάδα 2, ένα τροφοδοτικό 3, ένα διαμέρισμα κυβέτας 4, ένα σύστημα μικροεπεξεργαστή 5, έναν μονοχρωματήρα 6. Το διαμέρισμα της κυψελίδας κλείνει με αφαιρούμενο καπάκι.

Στο πλαϊνό πλαίσιο του φωτομέτρου υπάρχει ένας άξονας αντίστασης "SET.0" και ένας διακόπτης εναλλαγής "δίκτυο" 8.

Η φωτομετρική μονάδα περιλαμβάνει: φωτιστικό, μονοχρωματικό, διαμέρισμα κυβέτας, βάση κυβέτας, φωτομετρική συσκευή.

Το Monochromator 6 χρησιμοποιείται για τη λήψη ακτινοβολίας μιας δεδομένης φασματικής σύνθεσης και αποτελείται από ένα περίβλημα, ένα συγκρότημα σχισμής εισόδου, ένα σφαιρικό κάτοπτρο, πλέγμα περίθλασης, το συγκρότημα σχισμής εξόδου και ο μηχανισμός κόλπων που βρίσκονται μέσα στο περίβλημα.

Το κουμπί 7 χρησιμοποιείται για την περιστροφή του πλέγματος περίθλασης μέσω ενός ημιτονικού μηχανισμού και τη ρύθμιση του μήκους κύματος σε nm.

Η φωτομετρική συσκευή περιλαμβάνει μια φωτοδίοδο και έναν ενισχυτή DC.

Οι κυβέτες με το διαλύτη και το δοκιμαστικό διάλυμα τοποθετούνται στη θήκη της κυβέτας και τοποθετούνται στο διαμέρισμα της κυβέτας, ενώ δύο μικρά ελατήρια της βάσης κυβέτας πρέπει να βρίσκονται στην μπροστινή πλευρά. Οι κυβέτες εισάγονται στο ρεύμα φωτός περιστρέφοντας τη λαβή 8 μέχρι τέρμα αριστερά ή δεξιά. Όταν η λαβή είναι τοποθετημένη εντελώς προς τα αριστερά, μια κυψελίδα με διαλύτη εισάγεται στη δέσμη φωτός.

Το σύστημα μικροεπεξεργαστή 5 αποτελείται από δύο πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος που συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός συνδέσμου. Το σύστημα συνδέεται με το φωτόμετρο μέσω ενός βύσματος. Ο μπροστινός πίνακας του φωτόμετρου περιέχει ένα πληκτρολόγιο και μια ψηφιακή οθόνη του συστήματος.

Το σύστημα μικροεπεξεργαστή εκτελεί επτά εργασίες:

ΜΗΔΕΝ – μέτρηση και καταγραφή του σήματος όταν ο φωτοανιχνευτής δεν είναι φωτισμένος, G – βαθμονόμηση φωτόμετρου, E – μέτρηση οπτικής πυκνότητας, P – μέτρηση διαπερατότητας, C – μέτρηση συγκέντρωσης, A – μέτρηση του ρυθμού μεταβολής του οπτική πυκνότητα, F – είσοδος του συντελεστή παραγοντοποίησης.

ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Συνδέστε το φωτόμετρο σε δίκτυο 220V και ενεργοποιήστε τον διακόπτη εναλλαγής 7 "δίκτυο". Αφήστε να ζεσταθεί για 30 λεπτά. με το καπάκι της θήκης της κυβέτας ανοιχτό. Πατήστε το πλήκτρο "START" - το σύμβολο "G", η αντίστοιχη τιμή και η τιμή μήκους κύματος θα εμφανιστούν στην ψηφιακή οθόνη. Στη συνέχεια, πατήστε το πλήκτρο "Μηδέν". Η τιμή εμφανίζεται στην ψηφιακή οθόνη στα δεξιά της υποδιαστολής που αναβοσβήνει n 0, στα αριστερά είναι το σύμβολο "0". Εννοια n 0δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 0,005 και όχι μεγαλύτερο από 0,200. Αν n 0δεν ταιριάζει στα καθορισμένα όρια, τότε χρησιμοποιώντας την αντίσταση "SET.0" επιτυγχάνεται η επιθυμητή τιμή.

ΑΣΚΗΣΗ Ι

Μετρήσεις διαπερατότητας

1. Τοποθετήστε τις κυβέτες με έναν διαλύτη και ένα δοκιμαστικό διάλυμα θειικού χαλκού στο διαμέρισμα της κυβέτας. Τοποθετήστε την κυψελίδα με το διαλύτη στην μακρινή υποδοχή της υποδοχής της κυβέτας και με το διάλυμα δοκιμής - στην κοντινή υποδοχή της υποδοχής της κυβέτας. Κλείστε το καπάκι του διαμερίσματος της κυβέτας.

2. Περιστρέφοντας τη λαβή 8 (Εικ. 21.2) προς τα αριστερά μέχρι να σταματήσει, εισάγετε την κυψελίδα με το διαλύτη στο ρεύμα φωτός.

3. Πατήστε το πλήκτρο «G» και χρησιμοποιήστε τον χειροτροχό 7 (Εικ. 21.2) για να ρυθμίσετε το μήκος κύματος στα 400 nm. Το μήκος κύματος εμφανίζεται στην επάνω ψηφιακή οθόνη.

4. Πατήστε το πλήκτρο "P". Στα αριστερά του σημείου αναβοσβήνει το σύμβολο «P» και στα δεξιά η αντίστοιχη τιμή «100±0.2», που σημαίνει ότι η αρχική ένδειξη μετάδοσης είναι 100%.

Εάν η ένδειξη "100±0,2" έχει καθοριστεί με μεγάλη απόκλιση, πατήστε ξανά τα πλήκτρα "G" και "P" μετά από 3-5 δευτερόλεπτα. Στη συνέχεια, πρέπει να ανοίξετε το καπάκι του διαμερίσματος της κυβέτας και να πατήσετε το πλήκτρο "ΜΗΔΕΝ", κλείστε το καπάκι, πατήστε το πλήκτρο "P".

5. Χρησιμοποιώντας τη λαβή 8, εισάγετε την κυψελίδα με το διάλυμα δοκιμής στη φωτεινή δέσμη. Χρησιμοποιώντας την ένδειξη φωτός, προσδιορίστε τη διαπερατότητα του διαλύματος.

6. Πατώντας το πλήκτρο "G", χρησιμοποιήστε τον χειροτροχό 7 για να ρυθμίσετε τα μήκη κύματος στα 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm και αφαιρέστε τη μετάδοση για αυτά τ .

Κατασκευάστε ένα γράφημα της μετάδοσης σε σχέση με το μήκος κύματος, δηλ. τ=f(λ)

7. Σε μήκος κύματος 550 nm, προσδιορίστε τη διαπερατότητα άλλων διαλυμάτων θειικού χαλκού.

8. Πραγματοποιήστε παρόμοιες μετρήσεις για ένα διάλυμα διχρωμικού καλίου και σχεδιάστε την εξάρτηση τ=f(λ).

ΑΣΚΗΣΗ II