Neft va gazning yirik entsiklopediyasi
1. Qurilmaning tavsifini o'qing, uning qurilmasini o'rganing.
2. Yoritgichni yoqing, sinov suyuqligining bir tomchisini pastki prizmaga qo'ying, yuqori prizmani tushiring, shkaladagi muhitning sinishi indeksini o'qing.
3. Prizmalarini artib oling. Ularning ustiga boshqa bir sinov suyuqligining bir tomchisini joylashtiring. Barcha operatsiyalarni takrorlang.
4. Eritmadagi sinishi indeksini va shakar konsentratsiyasini o'lchash natijalarini yozib olish uchun jadvaldagi barcha ma'lumotlarni kiriting.
5. Eritmaning n \u003d f (C) konsentratsiyasiga muhitning sinishi indeksining bog'liqligi grafigini tuzing, bu erda C - eritmaning (shakar) konsentratsiyasi.
2.1-jadval
Eritmalarda sinish indeksini va shakar konsentratsiyasini o'lchash
test savollari
1. Yorug'lik va sinish qonunini o'qing.
2. Moddaning sinishi indeksining fizik ma'nosi nima?
3. Umumiy ichki ko'zgu nima? Ushbu hodisa qachon kuzatiladi?
№3.3 ish Nyutonning shovqin uzuklari yordamida linzalarning egrilik radiusi va yorug'lik to'lqinlarining uzunligini o'lchash
Ishning maqsadi: interferentsiya fenomenini o'rganing va Nyuton halqalariga xalaqit beradigan maxsus holatlar bilan tanishib chiqing va ularning yordami bilan linzalarning egrilik radiusi va yorug'lik to'lqin uzunligini aniqlang.
Qurilmalar va aksessuarlar: mikroskop, ko'zoynak mikrometri, egrilikning katta radiusli plano-konveks optikasi, tekislik-parallel plastinka, yorug'lik manbai (akkor chiroq, neon chiroq), filtrlar to'plami.
Kirish
Nyuton uzuklari tekis oyna yuzasida joylashgan katta egrilik radiusi bilan plano-konveks linzalarini yoritishda paydo bo'ladigan yorug'lik to'lqinlarining interferentsiyasining alohida holati. Parallel nurlar tekis ob'ektiv yuzasiga ob'ektiv-havo va havo tekis interfeysidan perpendikulyar ravishda tushganda, koferent shovqin to'lqinlari paydo bo'ladi (3.1-rasmga qarang. Oddiylik uchun bitta nur hodisa linzaning yuzasida ko'rsatilgan).
Ob'ektiv konveks qismi bilan tekis plastinkada joylashgan. Ob'ektiv va plastinka o'rtasida havo yoki boshqa moddalar bilan to'ldirilgan bo'sh joy mavjud. O nuqtada, bo'shliqdagi havo bo'shlig'ining qalinligi yorug'likning to'lqin uzunligidan sezilarli darajada kamroq bo'ladi va markaziy nuqtada har doim aks ettirilgan nurda qorong'ilik kuzatiladi. Bu erda qarama-qarshi fazalarda ikkita to'lqin qo'shilishi sodir bo'ladi, chunki birinchi linza-havo aks ettirish optik jihatdan kamroq zich muhitdan sodir bo'ladi va aks ettirilgan nur fazasini o'zgartirmaydi va havo-oynaga aks etganda (havo bo'shlig'ining pastki chetidan), aks ettirilgan nurning fazasi π ga o'zgaradi. , va bu to'lqin yo'llari farqining λ / 2 ga o'zgarishiga teng, chunki zichroq bo'lgan muhitdan O nuqtadan bir oz masofada yorug'lik nuri havo bo'shlig'ining qalinligi d bo'lgan yo'lni bosib o'tadi. D ning qiymati qancha katta bo'lsa, nurlanishning tarqalish nuqtasi O nuqtadan shunchalik katta bo'ladi. Ob'ektivning radiusi bu bo'shliqning qalinligidan ancha katta, shuning uchun biz aks ettirilgan 1 va 2 nurlar yo'nalish bo'yicha mos keladi deb taxmin qilishimiz mumkin. Havo bo'shlig'ining qalinligi d \u003d λ / 4 bo'lsa, bu nurlar yo'lidagi geometrik farq λ / 2 ga teng bo'ladi, chunki 2-nur bu bo'shliqni ikki marta o'tkazadi. Bu nurning faza o'zgarishi tufayli optik zichroq muhitdan aks etganda, bu ikki nurning optik yo'ldagi farqi λ bo'ladi. Ushbu nuqtalar uchun, bu nurlar qo'shilganda maksimal shovqin kuzatiladi. Havo bo'shlig'ining qalinligi teng bo'lgan joylar O nuqta atrofida konsentrik doiralarda joylashgan. D \u003d λ / 4 qalinlikdagi qatlam markazdan keyingi birinchi yorug'lik uzukini hosil qiladi qora nuqta... Oddiy matematik mulohazalardan so'ng aks ettirilgan nurlarning maksimal aralashishi sharti quyidagicha yoziladi:
(3.1)
Bu holda minimal aralashuv sharti quyidagicha:
(3.2)
bu erda, Δ - bu aralashuvchi nurlarning optik yo'l farqi,
d k - havo bo'shlig'ining qalinligi,
λ - ob'ektivdagi yorug'lik hodisasining to'lqin uzunligi,
k - seriya raqami, k \u003d 0, 1, 2 ...
Ob'ektiv va tekis oyna orasidagi havo bo'shlig'ining qalinligini o'lchash qiyin bo'lgani uchun, odatda uni tegishli qorong'u halqalarning radiusi bilan ifoda etish orqali chiqarib tashlanadi - r k.
Havo bo'shlig'ining qalinligi d k, qorong'u halqaning radiusi va linzalarning egrilik radiusi o'rtasidagi aloqani taniqli teoremani geometriyadan eslab osongina olish mumkin (3.2-rasm).
(3.3)
Qavslarni kengaytirish va d k ni hisobga olgan holda< r k 2 \u003d 2Rd k (3.4) (3.4) tenglamadan d k qiymatini (3.2) tenglashtirsak, qorong'u halqalarning radiusi linzalarning egrilik radiusiga va yorug'lik to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lgan tenglamani olamiz. engil uzuklar uchun Agar kuzatuv uzatiladigan yorug'likda amalga oshirilsa, qorong'u va yorug'lik uzuklarining joylashuvi teskari tartibda bo'ladi, ya'ni O nuqtasida yorug'lik paydo bo'ladi, so'ngra qorong'i nuqta va hokazo. (3.5) tenglama yorug'lik uzuklari radiusining qiymatini beradi va ( 3.6) - qorong'i. Bu ishda (3.5) tenglama hisoblanadi, R yoki ob'ektiv egrilik radiusini aniqlash uchun ham foydalanish mumkin, agar o'rnatish ma'lum to'lqin uzunligi bilan nur bilan yoritilsa va r k va k ni eksperimental ravishda aniqlash uchun; yoki λ ni aniqlash uchun
-
Agar ma'lum egrilik radiusi bo'lgan ob'ektiv ishlatilsa, r k va k ni ham o'lchab turadigan yorug'lik to'lqin uzunliklari. Amalda, bitta halqaning radiusini emas, balki bir nechta va (3.5) tenglamani yozib, seriya raqamlari bo'lgan halqalar uchun ikki marta "m" va "n" ni yozib, λ va R hisoblash uchun tenglama oling. Birinchi tenglamadan ikkinchisini olib tashlasak, olamiz (3.8) tenglamadan tenglamani olish mumkin egrilik radiusini hisoblash uchun. O'rnatish tavsifi Ushbu ishda Nyuton halqalarining radiusini o'lchash MBS mikroskopi yordamida amalga oshiriladi, ko'zoynak trubkalaridan biriga yorug'lik manbai va yorug'lik filtri o'rnatiladi va boshqa trubka ichiga mikrometr o'rnatilgan. Bu Nyutonning halqalarini aks ettirilgan yorug'likdagi ob'ektivda yorug'lik to'lqini normal bo'lganida kuzatish imkonini beradi, chunki mikroskopning optik boshiga maxsus prizmalar (Schmidt prizma) o'rnatilgan, bu yorug'lik nurini ob'ektga va undan ob'ektga to'g'ri burchak ostida yo'naltirishga imkon beradi va ko'z naychalari naychalari ko'z atrofida aylanadi. kuzatuvchi. Interferentsiya naqshini olish uchun qurilma mikroskop sahnasida joylashtirilgan. U tekis-konveks optikasi va konveks tomoni tomonidan mahkam bosilgan tekislik-parallel plastinkadan iborat. Nyuton halqalarining radiusini o'lchash ko'zoynak mikrometri yordamida amalga oshiriladi (3.3-rasm). Ko'zoynak mikrometri mikroto'lqinli naycha ustiga qo'yilgan va ko'zoynakning 5 vidasi bilan diopter mexanizmi bilan mahkamlangan 4 qisqichli 1 korpusdan iborat. Ko'zoynakni burab, uni krossoverning aniq 1-rasmiga qo'ying (3.4-rasm). Ko'zoynakning fokus tekisligida 0 dan 8 gacha bo'linmalar bilan 3 sobit shkalasi mavjud (3.4-rasm), harakatlanuvchi krossover 1 va Bishtrich shaklida 2-indeks mavjud. Mikrometrik vint 3 (3.3-rasm) aylanganda, kesma 1 va to'siq 2 (3.4-rasm) ko'zoynakning 2 ko'rish maydonida sobit shkalaga nisbatan harakatlanadi 3. Vintning burchagi 1 mm. Vida 3 barabanning naqshli qismi orqasida o'girilganida (3.3-rasm), ko'zoynakning ko'rinishi sohasidagi tire va kesma (3.4-rasm) bitta shkalani bir burilishga o'tkazadi. Shunday qilib, vizual barabanning to'liq aylanishlarini o'qish uchun mo'ljallangan maydonda o'rnatilgan o'lchov. Baraban 3 doiraviy ravishda 100 qismga bo'linadi. Barabanni bitta bo'limga aylantirish krossoverni belgilangan o'lchovning 0,01 bo'linishi bilan mos keladi. Ko'zoynak mikrometrining to'liq o'qilishi belgilangan o'lchovdagi o'qishdan va vida barrelidagi o'qishdan iborat. Ko'rish sohasidagi qat'iy miqyosda o'qish, episkopning pozitsiyasi bilan belgilanadi. Mikrometrik vintning barabanini hisoblash odatiy mikrometrda bo'lgani kabi amalga oshiriladi, ya'ni shkalaning bo'linishi aniqlanadi, bu barabanning statsionar silindrida bosilgan indeksga qarshi. Uzuklarning diametrini o'lchash ko'zoynak mikrometrining shkalasi bo'yicha halqalarning koordinatalarini aniqlash uchun kamayadi. Mikrometrik vintning barabanini burab, krossoverni qorong'u halqaga o'rnating (har safar yuqorida aytib o'tilganidek, shkala va barabanni hisoblash paytida birinchi birinchi, keyin ikkinchi, uchinchi va boshqalar). Keyin biz chapdagi ketma-ket uzuklarning koordinatalarini hisoblaymiz. Kattaroq koordinatadan shu halqaga kichikini olib, o'zboshimchalik birliklarida tegishli halqaning diametrini olamiz. Diametrni ikkiga bo'lish radius qiymatini beradi. Olingan uzuk radiusining qiymatini 3.1-jadvalda keltirilgan konversiya koeffitsientiga ko'paytirsak, biz halqaning haqiqiy hajmini millimetrda olamiz. 1. Qurilmaning tavsifini o'qing, uning qurilmasini o'rganing. 2. Yoritgichni yoqing, sinov suyuqligining bir tomchisini pastki prizmaga qo'ying, yuqori prizmani tushiring, shkaladagi muhitning sinishi indeksini o'qing. 3. Prizmalarini artib oling. Ularning ustiga boshqa bir sinov suyuqligining bir tomchisini joylashtiring. Barcha operatsiyalarni takrorlang. 4. Eritmadagi sinishi indeksini va shakar konsentratsiyasini o'lchash natijalarini yozib olish uchun jadvaldagi barcha ma'lumotlarni kiriting. 5. Eritmaning n \u003d f (C) konsentratsiyasiga muhitning sinishi indeksining bog'liqligi grafigini tuzing, bu erda C - eritmaning (shakar) konsentratsiyasi. 2.1-jadval Eritmalarda sinish indeksini va shakar konsentratsiyasini o'lchash test savollari 1. Yorug'lik va sinish qonunini o'qing. 2. Moddaning sinishi indeksining fizik ma'nosi nima? 3. Umumiy ichki ko'zgu nima? Ushbu hodisa qachon kuzatiladi? Ishning maqsadi: interferentsiya fenomenini o'rganing va Nyuton halqalariga xalaqit beradigan maxsus holatlar bilan tanishib chiqing va ularning yordami bilan linzalarning egrilik radiusi va yorug'lik to'lqin uzunligini aniqlang. Qurilmalar va aksessuarlar: mikroskop, ko'zoynak mikrometri, egrilikning katta radiusli plano-konveks optikasi, tekislik-parallel plastinka, yorug'lik manbai (akkor chiroq, neon chiroq), filtrlar to'plami. Nyuton uzuklari tekis oyna yuzasida joylashgan katta egrilik radiusi bilan plano-konveks linzalarini yoritishda paydo bo'ladigan yorug'lik to'lqinlarining interferentsiyasining alohida holati. Parallel nurlar tekis ob'ektiv yuzasiga ob'ektiv-havo va havo tekis interfeysidan perpendikulyar ravishda tushganda, koferent shovqin to'lqinlari paydo bo'ladi (3.1-rasmga qarang. Oddiylik uchun bitta nur hodisa linzaning yuzasida ko'rsatilgan). Ob'ektiv konveks qismi bilan tekis plastinkada joylashgan. Ob'ektiv va plastinka o'rtasida havo yoki boshqa moddalar bilan to'ldirilgan bo'sh joy mavjud. O nuqtada, bo'shliqdagi havo bo'shlig'ining qalinligi yorug'likning to'lqin uzunligidan sezilarli darajada kamroq bo'ladi va markaziy nuqtada har doim aks ettirilgan nurda qorong'ilik kuzatiladi. Bu erda qarama-qarshi fazalarda ikkita to'lqin qo'shilishi sodir bo'ladi, chunki birinchi linza-havo aks ettirish optik jihatdan kamroq zich muhitdan sodir bo'ladi va aks ettirilgan nur fazasini o'zgartirmaydi va havo-oynaga aks etganda (havo bo'shlig'ining pastki chetidan), aks ettirilgan nurning fazasi π ga o'zgaradi. ,
va bu to'lqin yo'llari farqining λ / 2 ga o'zgarishiga teng, chunki zichroq bo'lgan muhitdan O nuqtadan bir oz masofada yorug'lik nuri havo bo'shlig'ining qalinligi d bo'lgan yo'lni bosib o'tadi. D ning qiymati qancha katta bo'lsa, nurlanishning tarqalish nuqtasi O nuqtadan shunchalik katta bo'ladi. Ob'ektivning radiusi bo'shliq qalinligidan ancha katta, shuning uchun 1 va 2-chi nurlar yo'nalishda bir-biriga to'g'ri keladi deb taxmin qilish mumkin. Havo bo'shlig'ining qalinligi d \u003d λ / 4 bo'lsa, bu nurlar yo'lidagi geometrik farq λ / 2 ga teng bo'ladi, chunki 2-nur bu bo'shliqni ikki marta o'tkazadi. Bu nurning faza o'zgarishi tufayli optik zichroq muhitdan aks etganda, bu ikki nurning optik yo'ldagi farqi λ bo'ladi. Ushbu nuqtalar uchun, bu nurlar qo'shilganda maksimal shovqin kuzatiladi. Havo bo'shlig'ining qalinligi teng bo'lgan joylar O nuqta atrofida konsentrik doiralarda joylashgan. Qalinligi d \u003d λ / 4 bo'lgan qatlam markaziy qorong'u nuqtadan keyin birinchi yorug'lik uzukini hosil qiladi. Oddiy matematik mulohazalardan so'ng aks ettirilgan nurlarning maksimal aralashishi sharti quyidagicha yoziladi: Bu holda minimal aralashuv sharti quyidagicha: bu erda, Δ - bu aralashuvchi nurlarning optik yo'l farqi, d k - havo bo'shlig'ining qalinligi, λ - ob'ektivdagi yorug'lik hodisasining to'lqin uzunligi, k - seriya raqami, k \u003d 0, 1, 2 ... Ob'ektiv va tekis oyna orasidagi havo bo'shlig'ining qalinligini o'lchash qiyin bo'lgani uchun, odatda uni tegishli qorong'u halqalarning radiusi bilan ifoda etish orqali chiqarib tashlanadi - r k. Havo bo'shlig'ining qalinligi d k, qorong'u halqaning radiusi va linzalarning egrilik radiusi o'rtasidagi aloqani taniqli teoremani geometriyadan eslab osongina olish mumkin (3.2-rasm). Qavslarni kengaytirish va d k ni hisobga olgan holda< r k 2 \u003d 2Rd k (3.4) (3.4) tenglamadan d k qiymatini (3.2) tenglashtirsak, qorong'u halqalarning radiusi linzalarning egrilik radiusiga va yorug'lik to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lgan tenglamani olamiz. engil uzuklar uchun Agar kuzatuv uzatiladigan yorug'likda amalga oshirilsa, qorong'u va yorug'lik uzuklarining joylashuvi teskari tartibda bo'ladi, ya'ni O nuqtasida yorug'lik paydo bo'ladi, so'ngra qorong'i nuqta va hokazo. (3.5) tenglama yorug'lik uzuklari radiusining qiymatini beradi va ( 3.6) - qorong'i. Bu ishda (3.5) tenglama hisoblanadi, R yoki ob'ektiv egrilik radiusini aniqlash uchun ham foydalanish mumkin, agar o'rnatish ma'lum to'lqin uzunligi bilan nur bilan yoritilsa va r k va k ni eksperimental ravishda aniqlash uchun; yoki λ ni aniqlash uchun
-
Agar ma'lum egrilik radiusi bo'lgan ob'ektiv ishlatilsa, r k va k ni ham o'lchab turadigan yorug'lik to'lqin uzunliklari. Amalda, bitta halqaning radiusini emas, balki bir nechta va (3.5) tenglamani yozib, seriya raqamlari bo'lgan halqalar uchun ikki marta "m" va "n" ni yozib, λ va R hisoblash uchun tenglama oling. Birinchi tenglamadan ikkinchisini olib tashlasak, olamiz (3.8) tenglamadan tenglamani olish mumkin egrilik radiusini hisoblash uchun. O'rnatish tavsifi Ushbu ishda Nyuton halqalarining radiusini o'lchash MBS mikroskopi yordamida amalga oshiriladi, ko'zoynak trubkalaridan biriga yorug'lik manbai va yorug'lik filtri o'rnatiladi va boshqa trubka ichiga mikrometr o'rnatilgan. Bu Nyutonning halqalarini aks ettirilgan yorug'likdagi ob'ektivda yorug'lik to'lqini normal bo'lganida kuzatish imkonini beradi, chunki mikroskopning optik boshiga maxsus prizmalar (Schmidt prizma) o'rnatilgan, bu yorug'lik nurini ob'ektga va undan ob'ektga to'g'ri burchak ostida yo'naltirishga imkon beradi va ko'z naychalari naychalari ko'z atrofida aylanadi. kuzatuvchi. Interferentsiya naqshini olish uchun qurilma mikroskop sahnasida joylashtirilgan. U tekis-konveks optikasi va konveks tomoni tomonidan mahkam bosilgan tekislik-parallel plastinkadan iborat. Nyuton halqalarining radiusini o'lchash ko'zoynak mikrometri yordamida amalga oshiriladi (3.3-rasm). Ko'zoynak mikrometri mikroto'lqinli naycha ustiga qo'yilgan va ko'zoynakning 5 vidasi bilan diopter mexanizmi bilan mahkamlangan 4 qisqichli 1 korpusdan iborat. Ko'zoynakni burab, uni krossoverning aniq 1-rasmiga qo'ying (3.4-rasm). Ko'zoynakning fokus tekisligida 0 dan 8 gacha bo'linmalar bilan 3 sobit shkalasi mavjud (3.4-rasm), harakatlanuvchi krossover 1 va Bishtrich shaklida 2-indeks mavjud. Mikrometrik vint 3 (3.3-rasm) aylanganda, kesma 1 va to'siq 2 (3.4-rasm) ko'zoynakning 2 ko'rish maydonida sobit shkalaga nisbatan harakatlanadi 3. Vintning burchagi 1 mm. Vida 3 barabanning naqshli qismi orqasida o'girilganida (3.3-rasm), ko'zoynakning ko'rinishi sohasidagi tire va kesma (3.4-rasm) bitta shkalani bir burilishga o'tkazadi. Shunday qilib, vizual barabanning to'liq aylanishlarini o'qish uchun mo'ljallangan maydonda o'rnatilgan o'lchov. Baraban 3 doiraviy ravishda 100 qismga bo'linadi. Barabanni bitta bo'limga aylantirish krossoverni belgilangan o'lchovning 0,01 bo'linishi bilan mos keladi. Ko'zoynak mikrometrining to'liq o'qilishi belgilangan o'lchovdagi o'qishdan va vida barrelidagi o'qishdan iborat. Ko'rish sohasidagi qat'iy miqyosda o'qish, episkopning pozitsiyasi bilan belgilanadi. Mikrometrik vintning barabanini hisoblash odatiy mikrometrda bo'lgani kabi amalga oshiriladi, ya'ni shkalaning bo'linishi aniqlanadi, bu barabanning statsionar silindrida bosilgan indeksga qarshi. Uzuklarning diametrini o'lchash ko'zoynak mikrometrining shkalasi bo'yicha halqalarning koordinatalarini aniqlash uchun kamayadi. Mikrometrik vintning barabanini burab, krossoverni qorong'u halqaga o'rnating (har safar yuqorida aytib o'tilganidek, shkala va barabanni hisoblash paytida birinchi birinchi, keyin ikkinchi, uchinchi va boshqalar). Keyin biz chapdagi ketma-ket uzuklarning koordinatalarini hisoblaymiz. Kattaroq koordinatadan shu halqaga kichikini olib, o'zboshimchalik birliklarida tegishli halqaning diametrini olamiz. Diametrni ikkiga bo'lish radius qiymatini beradi. Olingan uzuk radiusining qiymatini 3.1-jadvalda keltirilgan konversiya koeffitsientiga ko'paytirsak, biz halqaning haqiqiy hajmini millimetrda olamiz. \u003e\u003e Yoritish 1. Yoritishni aniqlang Yorug'lik oqimi har qanday yorug'lik manbasidan tarqaladi. Yorug'lik oqimi tananing yuzasiga qancha ko'p tushsa, shuncha yaxshi ko'rinadi. Yoritish E belgisi bilan ko'rsatilgan va quyidagi formula bilan belgilanadi: bu erda F - nurli oqim; S - yorug'lik oqimi tushadigan sirt maydoni. SIda yoritish birligi sifatida lyuks (lx) (Lotin Iux dan - yorug'lik) olinadi. Bir lyuks - bu yuzaning yoritilishi, kvadrat metrga bitta lumenga teng bo'lgan nurli oqim tushadi: Bu erda sirtning ba'zi qiymatlari (erga yaqin). Yoritgich E: Peshin paytida quyosh nuri (o'rta kengliklarda) - 100,000 lyuks; 2. Yoritish nimaga bog'liqligini aniqlash Ehtimol, siz barcha ayg'oqchi filmlarni ko'rgansiz. Tasavvur qiling: ba'zi qahramon zaif chiroq chiroqlari ostida kerakli "maxfiy ma'lumotlarni" qidirish uchun hujjatlarni sinchkovlik bilan tekshirmoqda. Umuman olganda, ko'zingizni siqmasdan o'qish uchun sizga kamida 30 lyuks yoritgich kerak bo'ladi (3.9-rasm), bu juda ko'p. Va bizning qahramonimiz bunday yoritishga qanday erishadi? Birinchidan, u chiroqni ko'rib turgan hujjatga imkon qadar yaqinlashtiradi. Bu shuni anglatadiki, yorug'lik yoritilgan ob'ektning masofasiga bog'liq. Ikkinchidan, u chiroqni hujjat yuzasiga perpendikulyar joylashtiradi, ya'ni yorug'lik yorug'lik yuzasiga tushadigan burchakka bog'liq. Shakl: 3.10. Yorug'lik manbasiga masofa oshgani sayin yoritilgan sirt maydoni oshadi Va oxirida, yaxshiroq yoritish uchun u shunchaki yanada kuchli chiroqni olishi mumkin, chunki yorug'lik manbasining intensivligi oshishi bilan yorug'lik kuchayishi aniq. Keling, nuqta yorug'lik manbasidan yoritilgan yuzaga masofa oshganda yorug'lik qanday o'zgarishini bilib olaylik. Masalan, nuqta manbasidan chiqadigan yorug'lik oqimi manbadan ma'lum masofada joylashgan ekranga tushishiga yo'l qo'ying. Agar siz masofani yarmiga ko'paytirsangiz, xuddi shu nurli oqim katta maydonni 4 marta F yonib turishini ko'rishingiz mumkin. Chunki bu holda yoritish 4 marta kamayadi. Agar masofa 3 marotaba oshirilsa, yoritish 9 - 2 marta kamayadi. Ya'ni, yoritish nuqtali yorug'lik manbasidan sirtgacha bo'lgan masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir (3-10-rasm). Agar yorug'lik nurlari yuzasiga perpendikulyar bo'lsa, u holda yorug'lik oqimi minimal maydonga taqsimlanadi. Yorug'lik tushish burchagi oshgan taqdirda, yorug'lik oqimi tushgan maydon ko'payadi, shuning uchun yoritish kamayadi (3.11-rasm). Yuqorida aytib o'tgan edikki, manbaning yorqinligi oshgan taqdirda yoritish kuchayadi. Yorug'lik manbai yorug'lik intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligi eksperimental ravishda aniqlandi. (Agar havoda chang, tuman, tutun zarralari bo'lsa, yorug'lik kamayadi, chunki ular yorug'lik energiyasining ma'lum bir qismini aks ettiradi va sochadi). Agar sirt nuqta manbasidan yorug'lik tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar joylashgan bo'lsa va yorug'lik toza havoda tarqalsa, yoritishni quyidagi formula bo'yicha aniqlash mumkin: Shakl: 3.11 Sirtdagi parallel nurlarning tarqalish burchagi oshganda (a 1)< а 2 < а 3) освещенность этой поверхности уменьшается, поскольку падающий световой поток распределяется по все большей площади поверхности Jadval stoldan 1,2 m balandlikda joylashgan chiroq bilan yoritilgan. Agar chiroqning umumiy yorug'lik oqimi 750 lm bo'lsa, stolning yoritilishini to'g'ridan-to'g'ri chiroq ostida aniqlang. Chiroqni nuqta yorug'lik manbai sifatida ko'rib chiqing. Yorug'lik oqimi F ga teng bo'lgan fizik miqdor S yoritilgan sirt birligiga tushsa yoritish deyiladi SIda lyuks (lx) yoritish birligi sifatida qabul qilinadi. E sirtining yoritilishi quyidagilarga bog'liq: a) yoritilgan yuzaning R masofasiga; b) yorug'lik yuzasiga tushadigan burchakka (tushish burchagi qanchalik kichik bo'lsa, yorug'lik shunchalik katta bo'ladi); v) yorug'lik I manbasining intensivligidan (E - I); d) yorug'lik tarqaladigan muhitning manbadan sirtga o'tishi. 1. Yoritish nima deyiladi? Qaysi birliklarda o'lchanadi? 3. Muayyan sirt yoritilishini qanday oshirish mumkin? 4. Nuqta yorug'lik manbasidan sirtgacha bo'lgan masofa ikki baravar oshirildi. Sirt yoritilishi qanday o'zgargan? 5. Sirtning yoritilishi sirtni yoritadigan yorug'lik manbasining intensivligiga bog'liqmi? Agar shunday bo'lsa, qanday qilib? 1. Nima uchun gorizontal sirtlarning yoritilishi ertalab va kechqurunnikidan ko'proq bo'ladi? 2. Ma'lumki, bir nechta manbalardan olingan yoritish ushbu manbalarning har biridan alohida olingan yorug'lik yig'indisiga teng. Ushbu qoidani amalda qo'llash bo'yicha misollar keltiring. 3. "Yoritish" mavzusini o'rgangandan so'ng, ettinchi sinf o'quvchilari o'zlarining ish joylarining yoritilishini oshirishga qaror qilishdi: Petya stol chiroqidagi lampochkani yuqori kuchdagi lampochka bilan almashtirdi; Talabalardan qaysi biri to'g'ri ish qildi? Javobingizni asoslang. 4. Aniq peshinda, Er yuzining to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuri bilan yoritilishi 100000 lyuksni tashkil qiladi. Yorug'lik oqimi hodisasini 100 sm 2 maydonda aniqlang. 5. 2 m masofada joylashgan 60 Vt elektr lampochkadan yoritishni aniqlang, bu yorug'lik kitob o'qish uchun etarli bo'ladimi? 6. Ikkala yonma-yon joylashtirilgan lampalar ekranni yoritadi. Lampochkadan ekrangacha bo'lgan masofa menman, bitta lampochka o'chirilgan. Yorug'ligi o'zgarmasligi uchun ekranda qancha kattalashtirish kerak? Yorug'lik qizg'inligini o'lchash uchun fotometrlar deb nomlanadigan asboblardan foydalaniladi. Fotometrning eng oddiy analogini yarating. Buning uchun oq varaqni (ekranni) oling va ustiga yog'li joy qo'ying (masalan, moy bilan). Plitani vertikal ravishda mahkamlang va har ikki tomondan turli xil yorug'lik manbalari bilan yoritib oling (S 1, S 2) (rasmga qarang). (Manba yorug'ligi choyshab yuzasiga perpendikulyar ravishda tushishi kerak.) Manbalardan birini sekin harakatlantiring, joyni deyarli ko'rinmas holga keltiring. Bu bir tomonning yoritilishi va ikkinchisining yorug'ligi bir xil bo'lganda sodir bo'ladi. Ya'ni, E 1 \u003d E 2. Shu tarzda ... Birinchi manbadan ekrangacha bo'lgan masofani (R 1) va ikkinchi manbadan ekrangacha bo'lgan masofani o'lchang (R 2). Birinchi manbaning yorqinligi ikkinchi manbaning intensivligidan necha marta farq qilishini taqqoslang:. "Fotopribor" ilmiy-ishlab chiqarish majmuasi (Cherkassy) Korxonaning faoliyat doirasi turli xil maqsadlar uchun aniq mexanika, optoelektronika va optomekanika, tibbiy va sud-tibbiyot uskunalari, uy-ro'zg'or buyumlari, vakillar sinfining ish soatlari ishlab chiqish va ishlab chiqarishdan iborat. "Photopribor" HBK turli xil artilleriya qurilmalari, giroskoplar, giroskoplar, vertolyotlar uchun optoelektron uskunalar, zirhli transport vositalari, shuningdek turli xil maqsadlarga mo'ljallangan keng ko'lamli optik asboblar va asboblarni ishlab chiqadi va ishlab chiqaradi. Fizika. 7-sinf: Darslik / F. Ya. Bojinova, N. M. Kiryuxin, E. A. Kiryuxina. - X .: Ranok nashriyot uyi, 2007. - 192 p .: kasal. Qisqacha nazariy ma'lumotlar Fizikaning optik nurlanish xususiyatlarini o'lchaydigan sohasiga fotometriya deyiladi. Amaliy yoritish uchun yorug'likning ob'ektiv energiya xarakteristikasi va kuzatuvchining ko'ziga yorug'lik ta'sirini o'lchash muhimdir. Shuning uchun fotometriyada ikki o'lchov birligini joriy qilish kerak: energiya (ob'ektiv energiya xarakteristikalari bo'yicha baholanadi) va fotometrik (ko'zga ta'siri bilan baholanadi). Energiya va fotometrik qiymatlar o'zaro bog'liq. Asosiy fotometrik miqdor yorug'lik intensivligining birligi - kandela. Kandela (Kd) - bu 101 325 Pa bosim ostida platinaning qotish haroratida 1/6 dan -5 m 2 maydonga qora emitter yuzasiga perpendikulyar ravishda chiqariladigan yorug'lik intensivligi. Miqdor (1) burchak bilan cheklangan kosmosga chiqadigan elementar lyuminestsent oqim deyiladi aW
... Yorug'lik oqimining birligi lümendir (1 lm \u003d 1 cd ster 1 ster.). Agar manbaning nurli intensivligi kuzatish yo'nalishiga bog'liq bo'lmasa (bunday manba izotrop deb ataladi), unda barcha yo'nalishlarda manba tomonidan chiqarilgan umumiy nurli oqim. Yorug'lik oqimi yo'lida biz elementar maydonni joylashtiramiz dS
burchak hosil qilish
yorug'lik tarqalishi yo'nalishi bilan. Yorug'lik oqimining yoritilgan yuzaning maydoniga nisbati lyuks bilan o'lchanadigan yoritish deb ataladi (1 Lx \u003d 1 Lm / m 2). Biz ham platforma quramiz dS 0
kuzatuv yo'nalishiga perpendikulyar va bir xil masofada joylashgan r
sayt sifatida yorug'lik manbasidan dS
... Shuni hisobga olib va (1) formuladan foydalanib, (3) formuladan olamiz (5) Shunday qilib, sirtning yoritilishi yorug'lik manbasidan masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir (teskari kvadrat qonuni) va yorug'lik intensivligi va sirtdagi yorug'lik tushish burchagi kosinosiga mutanosibdir (kosinus qonuni). Agar yorug'lik manbai ma'lum bir sirt bo'lsa, uni tavsiflash uchun yorqinlik va yorqinlik kabi qiymatlar kiritiladi. O'yin maydonchasi bo'lsin dS
yorug'lik chiqaradi. Keyin yorqinlikni birlik maydonidan chiqadigan yorug'lik oqimi sifatida aniqlash mumkin: (6) O'z navbatida, nashrida bu ma'lum bir yo'nalishda ko'rinadigan sirt birligidan chiqadigan yorug'lik intensivligi: (7) (7) formuladan ko'rinib turibdiki, manbaning yorqinligi IN
a burchakka bog'liq bo'lishi mumkin. Biroq, yorug'lik manbalari bor, ular uchun nashrida kuzatish yo'nalishiga bog'liq emas, ya'ni B (a) \u003d const
... Bunday manbalar Lambert qonuniga bo'ysunadi: (8) va ular uchun munosabat Agar sirt yorug'ligi tashqi manba tomonidan yoritilgan bo'lsa, u holda yorug'lik nisbati bo'yicha yoritishga bog'liq. qayerda r
- yorug'likning tarqalishi (ko'zgu) koeffitsienti. O'rnatish tavsifi Fotometrik qurilma kamera va bo'lingan to'rtburchaklar korpusdan iborat. Kameraning ichiga selenli fotosel o'rnatilgan, uning simlari qurilmaning oxiriga etkaziladi. Fotosel gorizontal o'q atrofida ¦ \u003d 90 0 burchak ostida aylantirilishi mumkin bo'lgan maxsus ramkaga o'rnatildi. Burilish burchagi kameraning old tomonida joylashgan burchak o'lchovi bilan o'lchanadi. Selen fotoseli metall substratdan iborat bo'lib, uning bir tomonida qalinligi 0,1 mm bo'lgan selen qatlami qo'llaniladi. Ushbu qatlam yuqoridan shaffof elektrod bilan qoplangan. Fotoelektrik effektning birinchi qonuniga ko'ra, to'yinganlik fotokurrent kuchi hodisa oqimiga mutanosibdir: qayerda γ
- fotoselning ajralmas sezgirligi. Selenli fotosel inson ko'zining ko'rish chizig'iga yaqin bo'lgan spektral sezuvchanlik xususiyatiga ega. Bu fotoselni kunduzgi yorug'likni o'lchash uchun ishlatishga imkon beradi. To'rtburchaklar korpus ichida yorug'lik lampochkasi bo'lgan yoritgich joylashtirilgan, u qurilmaning bo'ylama o'qi bo'ylab harakatlanishi mumkin. Harakat miqdori asbobning old tomoniga o'rnatilgan o'lchagich bo'ylab o'lchanadi. To'plamga shuningdek, ramkalardagi linzalar, muzli shisha, diafragmalar to'plami, lampochka va reostat kiradi. Lampochkalar VS-24 rektifikatoridan quvvatlanadi. Fotosuratning kattaligi 4323A universal raqamli asbob yordamida o'lchanadi. Ishni yakunlash 1. Mikroameterni fotosel qisqichlariga ulang. O'lchov chegarasini belgilang - 10 mkA. 2. Lampochkani reostat va rektifikator bilan ketma-ket ulang. 3. Fotoselni asbob o'qiga perpendikulyar qilib qo'ying (tugma - burchak o'lchovining nol belgisiga). 1-mashq .
masofadan yorug'lik manbasiga. 1. Yoritgichni o'ninchi o'lchov bo'linmasiga joylashtiring. 3.
Reostatni ishlatib, chiroqqa kuchlanishni qo'llang, u holda mikroamometr oqim kuchining maksimal qiymatini ko'rsatadi ( i \u003d 10 mkA).
4. Ortga qarab hisoblang i 10
mikroammometr shkalasida. 5. Kuchlanishni o'zgartirmasdan, chiroqni 20 va 30 o'lchovli bo'linmalarga qo'ying va o'qishni oling i 20
va i 30.
6. Olingan ma'lumotlardan foydalanib, teskari kvadrat qonunining to'g'riligini tekshiring: 2-mashq.Yoritishning bog'liqligini o'rganish
Yorug'lik tarqalishi nuqtai nazaridan. 1. Yoritgichni asbob o'lchovining o'ninchi bo'linmasiga joylashtiring. 2. Resurs va fotosel o'rtasida parallel yorug'lik nurini olish uchun ramkaga linzalarni joylashtiring. 3. Reostatdan foydalanib, fotokurrentning maksimal qiymatiga erishing ( i \u003d 10 mkA)
va hisoblashni olib boring i 0.
4. Chiroq kuchlanishi va masofani o'zgartirmasdan r
, fotoselni 30 0 va 45 0 ga aylantiring va o'qing i 30
va i 45
.
mikroammometr shkalasida. 5. Olingan ma'lumotlardan foydalanib, kosinoslar qonunining asosliligini tekshiring: 3-mashq.Yorug'lik oqimining bog'liqligini o'rganish
yoritilgan yuzaning maydonidan.
1. Ob'ektivni echib oling va fotoselni voqea yorug'ligiga perpendikulyar ravishda aylantiring (burchak o'lchovining nol belgisiga aylantiring). 2. Yoritgichni o'lchovning o'ninchi qismiga qo'ying. 3. Reostatdan foydalanib mikroampermetr maksimal oqim qiymatini ko'rsatadigan chiroqqa kuchlanish qo'llang ( i \u003d 10 mkA
). 4. Muzlatilgan oynani fotosel va yorug'lik manbai orasidagi doiraga joylashtiring (fotoselning ochiq yuzasi maydoni 9 sm 2). Fotosurat qiymatini olib tashlang i 9
mikroammometr shkalasida. 5. Diafragmalarni 6 sm 2 va 3 sm 2 o'lchamdagi fotoselning oldiga qo'ying va mos ravishda mikroammometrning ko'rsatkichlarini oling. i 6
va i 3
.
6. Funktsiyani chizish i \u003d f (S)
doimiy yoritishda yorug'lik oqimining yuza chizig'iga bog'liqligiga ishonch hosil qiling. test savollari
1. Energiya va fotometrik qiymatlarning farqi nimada? 2. Asosiy fotometrik miqdorlar va ularning birliklari. 3. Teskari kvadrat qonun. Kosinalar qonuni. 4. Qanday yorug'lik manbalari Lambert deb ataladi? 1-sahifa Yoritgichning nishabga bog'liqligi, shuningdek, nurni o'chirish moslamalari tagiga o'rnatilishi mumkin. Qurilmaning fokal tekisligidagi yoritgichning uzluksiz spektr holatida uning parametrlariga bog'liqligi yuqorida muhokama qilinganidan ko'ra murakkabroq bo'ladi. Xususan, doimiy spektr uchun yorug'lik yoriq kengligi va spektrograf dispersiyasiga bog'liq bo'lib ko'rinadi. Keling, asosiy tasvirning yoritilishining turli omillarga bog'liqligini ko'rib chiqaylik. Keling, yoritgichning tasviri bo'ylab yoritgichning uning yoritish usuliga bog'liqligini ko'rib chiqaylik. Yoritishni tirqish bo'ylab tarqatish va spektral chiziq tasvirining balandligi o'rtasidagi muvofiqlik vinyet effekti ta'sirida buzilishi mumkin. Ushbu ta'sirning mohiyati quyidagicha. Agar yoriq katta balandlikda bo'lsa, yoriq va markazdan tashqaridagi qismlardan chiqadigan yorug'lik nurlari spektrograf ichidan optik o'qga burchak ostida tarqalib boradi, asbobning optik tizimi to'liq foydalanilmaydi. Yorug'likning asosiy nurida yotgan nuqta uchun to'g'ri teng to'lqinli aberatsiyalarning yo'nalishiga parallel yo'nalishda bog'liqligini ko'rsatuvchi egri rasm ko'rsatilgan. Uzluksiz spektrning yoritilishining kesma kengligiga bog'liqligi ham aniq bo'ladi. Yoriq qanchalik keng bo'lsa, yoriqning monoxromatik tasvirlari spektrning har bir nuqtasida bir-biriga mos keladi. Shu bilan birga, doimiy kirish spektrining yoritilishining ko'payishi, kirish teshigi kengligining oshishi bilan spektrning tozaligi pasayishi bilan birga keladi - spektrning har bir nuqtasida 6R to'lqin uzunligi oralig'i oshishi. Shaklda 2, sanoat rivojlangan shaharda tabiiy quyosh yoritilishining changga bog'liqligi berilgan. Nuqta usuli berilgan nuqta yoritilishining tegishli yo'nalishlarda yorituvchi manbalarining yorqinligiga bog'liqligiga asoslangan. Bu yoritilgan sirtlarni har qanday tartibga solish uchun, shuningdek yoritishni har qanday taqsimlash uchun javob beradi, lekin xonaning devorlari va shiftlaridan oqib tushadigan oqimlar orqali yaratilgan yoritishni taxminiy hisobi bilan cheklash mumkin bo'lsa. O'zining odatiy shakllarida usul yorug'lik manbalari bilan ishlash uchun mo'ljallangan va bunday manbalarni eng katta o'lchamlari / s dan oshmaydigan b - yoritilgan nuqtaga masofaning 1/4 qismidan oshmasligi mumkin. Biz chiroq tomonidan ishlab chiqarilgan yoritishni chiroqqa bo'lgan masofaga qarab chizishimiz mumkin, hatto biz yoritishni o'zi bilmasa ham. Ushbu hisoblash usuli yoritishni yorug'likning tarqalishiga va yoritilgan xonaga lampalarni joylashtirishga bog'liq. Bo'shliqlari bo'lmagan yoki bo'lmaydigan chiziqda joylashtirilgan lyuminestsent yoritgichlar uchun chiziqning yorug'lik tarqalishi bo'ylama va ko'ndalang tekisliklarda nurli intensivlik egri chiziqlari bilan tavsiflanadi. Yorug'lik va oqimning qurilma parametrlariga bog'liqligidagi sezilarli farqni ko'rmoqdamiz. Spektral kesma kengligiga bog'liqlik ham farq qiladi.
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)
№3.3 ish Nyutonning shovqin uzuklari yordamida linzalarning egrilik radiusi va yorug'lik to'lqinlarining uzunligini o'lchash
Kirish
(3.1)
(3.2)
(3.3)
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)
bulutli kunda ochiq joylarda quyosh nurlari - 1000 lyuks;
yorqin xonada quyosh nuri (deraza yonida) - 100 lyuks;
ochiq havoda sun'iy yoritish ostida - 4 lyuksgacha;
to'liq oydan - 0,2 lyuks;
yulduzsiz osmondan oysiz tunda - 0.0003 lyuks.
bu erda men manbaning yorqin intensivligi, R - yorug'lik manbasidan sirtgacha bo'lgan masofa.
3. Muammolarni hal qilishni o'rganish
2. Yorug 'xonada ko'zingizni qotirmasdan o'qiy olasizmi? ochiq havoda sun'iy yorug'lik ostida? to'lin oyda?
- Natasha boshqa stol chiroqni qo'ydi;
- Anton stolining tepasida osilgan qandilni balandroq qildi;
- Yuriy stol chiroqni shunday joylashtirdiki, yorug'lik stolga deyarli perpendikulyar tusha boshladi.
Yorqin intensivligi bo'lgan nuqta manbasini ko'rib chiqing Men
, va qattiq burchakni tanlang aW
manba joylashgan joyda vertex bilan (1-rasm).