ЖарыҚтыҢ жҰтылуын зерттеу

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР: фотометр ЛМФ-72, микрометр,

шынылар жинағы.

5.7.1 ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Жарық затқа түскенде шашырайды, шағылады және жұтылады. Бұл құбылысты электромагниттік толқынның (немесе фотондардың) зат құрамындағы зарядталған бөлшектермен (электрондар, иондар) өзара әсерлесуі нәтижесі деп түсіндіруге болады.

Жарықтың жұтылуы деп басқа энергия түрлеріне (заттың ішкі энергиясына, екінші реттік толқындар энергиясына және т.б.) айналуы нәтижесінде жарық толқыны энергиясының жоғалу құбылысын айтады.

Жұтылу нәтижесінде зат арқылы өткен жарықтың қарқындылығы азаяды.

Толқын ұзындығы параллель монохромат жарық шоғының біртекті заттан өтуін қарастырайық. Осы зат қабатын қалыңдықтары бірнеше элементар қабаттарға бөлейік (5.7.1-сурет).

5.7.1- сурет

Осындай қабат арқылы өткен жарық шоғының қарқындылығы түскен жарық қарқындылығы мен қабат қалыңдығына пропорционал азаяды

(5.7.1)

- коэффициенті жұтатын зат қасиеттеріне байланысты, оны жұтылу коэффиценті деп аталады. Осы теңдеуді -ден -ге дейінгі аралықта интегралдап аламыз

(5.7.2)

(5.7.3)

Осы алынған теңдік Бугер заңы деп аталады.

мұндағы - жұтатын заттан шыққан жарықтың қарқындылығы, - жұтатын зат қабатына түскен жарықтың қарқындылығы.

(5.7.2) теңдеуден жұтылу коэффициентін табамыз

(5.7.4)

Жұтылу коэффициенті бірлік қабаттан өткен кездегі сәуле ағыны қарқындылығының салыстырмалы азаюын көрсетеді. Жұтылу коэффициентінің толқын ұзындығына байланыстылығы жұтылу спектрі деп аталады.

Мөлдір денелердің жұтылу жолағы спектрдің инфрақызыл және ультра күлгін аймақтарында жатады. Ал боялған денелердің (бояулар ерітіндісі) спектрлік жолағы көрінетін аймаққа жатады. Мысалы, шыны «қызыл» болу үшін, ол қызыл және қызғылт сары сәулелерді нашар, ал көк, жасыл және күлгін сәулелерді жақсы жұтылуы қажет. Егер қызыл шыныны көк жарықпен жарықтандырсақ, ол қара түсті болып көрінеді, себебі көк түстерді қызыл шыны жақсы жұтады.

Заттағы жарықтың жұтылуы оның электрөткізгіштігіне байланысты. Металдар жарықты жақсы жұтады, оны ондағы еркін электрондардың барлығымен түсіндіруге болады, осы электрондардың тербеліс амплитудалары түскен толқындарының әсерінен артады. Электрондардың алған энергиялары екінші ретті толқындар шығаруға және жылуға айналады.

Диэлектриктер жарықты нашар жұтады. Диэлектриктердегі барлық электрондар байланысқан күйде болады, олардың меншікті тербеліс жиілігі бар, сондықтан түскен жарық толқындары олардың тербелісін өзгеріске түсіре алмайды. Бірақ та, түскен жарықтың жиілігі электрондардың меншікті тербеліс жиілігіне жуықтаса, онда еріксіз тербеліс амплитудасы күрт артады да, жұтылу коэффициенті де артады. Сонымен, диэлектриктегі жарықтың жұтылуы селективті сипаттамаға ие, жұтылу коэффициентінің түскен жарық толқыны ұзындығына байланыстылығы бірнеше максимумдары бар қисықты береді, ол заттағы жарықтың жұтылу жолағына сәйкес келеді (5.7.2-сурет).

5.7.2-сурет

Шағылған толқын түскен электромагниттік толқындардың атомдардағы электрондарды тербеліске түсіруі нәтижесінде пайда болады. Осының салдарынан атомдардың өздері түскен жарық жиілігіндей электромагниттік толқындар шығара бастайды.

5.7.2 ҚОНДЫРҒЫНЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ

5.7.3-сурет ЛМФ-72 фотометрінің блок-схемасы

1- жарық көзі, 2 – светофильтр, 3 – ені реттелетін саңылау, 4 – жарық шоғының жолын жабуға арналған тетік, 5 – қақпағы бар камера, онда зерттелетін жұтқыш заттар орналастырылады, 6 – фотокабылдағыш, 7 – үдеткіш, 8 – стрелкасы бар өлшеуіш құрал -микроамперметр.

1 – жарық көзінен шыққан жарық шоғы 2 - светофильтр арқылы өткенде монохромат жарық шоғына айналады. Ары қарай жұтатын зат арқылы өткен жарық шоғының біразы жұтылады. Жұтқыштар арқылы өткен жарық шоғының қарқындылығы 6 фотокабылдағышта тіркеледі, ондағы фототок микроамперметр арқылы өлшеніп алынады.

ЛМФ-72 құралында мынадай светофильтрлер болады:

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

№ 5

№ 6

және жұтқыш-шынылар жиынтығы. Осы шынылардың жұтылу коэффициенттерін анықтау керек.

5.7.3 ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ РЕТІ

5.7.3.1 Қауіпсіздік техникасы:

1. Құралмен толық танысып алмай, оны ток көзіне қосуға болмайды.

2. Светофильтрлер мен зерттелетін затпен жұмыс істегенде өте абай және ұқыпты болу керек.

3. Светофильтрлерді ауыстырғанда камера қақпағы ашық тұру керек.

5.7.3.2 Құралдың жұмысқа дайындығын тексеру:

1. Құралды 220 В ток көзіне қосыңдар.

2. Құралға № 5 светофильтрді орналастырыңдар, светофильтр таза болу керек, егер кір болса сүртіңдер. Айна жағын сол жаққа қаратыңдар.

3. Оптикалық каналды «род работы» тетігін өздеріңе қарай толық қозғау арқылы жабыңдар.

4. Сағат тілі бағытына қарама-қарсы «чувствительность», «грубо», «плавно» тетіктерін толық ең соңғы жағдайға дейін бұраңдар.

5. «нуль-Грубо» тетігін сағат тілі бағытымен толық бұраңдар.

6. «Сеть» кнопкасын басыңдар және құралдың қызуы үшін 5-10 минут тосыңдар. 5-10 минуттан соң «Нуль. Плавно» тетігін құралдың «0» сызығына дейін бұраңдар.

7. «Род работы» тетігін толық қозғаңдар және «100» тетігі арқылы көрсеткіш құралдың көрсетуін 100 әкеліңдер.

8. «расширитель» тетігін басып және «нуль. Грубо» тетігі арқылы құралдың көрсетуін 20-25 бөлікке әкеліңдер.

9. чувствительность», «грубо», «плавно» тетіктерін бұрай отырып құралдың көрсетуін «100» көрсетуіне әкеліңдер.

10. Осы айтылғандар орындалса құрал дұрыс жұмыс істеп тұр дегенді білдіреді.

11. Токтан ажыратқаннан кейін 30 минут өткен соң өлшеулерді қайталауға болады.

12. Светофильтрді ауыстырғаннан соң 5 минуттан кейін өлшеу жұмыстарын бастауға болады.

5.7.3.3 Өлшеулер жүргізу реті:

1. «Флуориметр» және «расширитель» кнопкаларын өшіріңдер.

2. «род работы» тетігін өзіңе қарай толық қозғау керек.

3. Құралға №1 светофильтрді орналастырыңдар.

4. «чувствительность», «грубо», «плавно» тетіктерін сағат тілі бағытына қарама-қарсы бұрай отырып ең соңғы жағдайға әкеліңдер.

5. «нуль-Грубо» тетігін сағат тілі бағытында бұрай отырып ең соңғы жағдайға әкеліңдер.

6. Құралды ток көзіне қосып, 5-10 минут қызуын тосыңдар.

7. «нуль, плавно» тетігі бұрай отырып құралдың көрсетуін «0» жағдайына әкеліңдер.

8. «род работы» тетігін соңына дейін қозғап және «100» тетігін бұрау арқылы құралдың көрсетуін 1-ге әкеліңдер.

9. Қалыңдығы белгілі шыныны кювет блогына вертикаль орналастырыңдар да, микроамперметрдің көрсетуін 1-кестеге толтырыңдар.

10. 2, 3 және т.б. шыныларды сала отырып 9 пунктегі әрекетті қайталаңдар.

11. 1-кестедегі мәліметтер бойынша фототоктың шыны қалыңдығына тәуелділік қисығын тұрғызыңдар.

12. (5.7.4) өрнек бойынша алынған өлшеу нәтижелеріне сәйкес жұтылу коэффициенттерінің мәндерін анықтаңдар. Осы өлшеулер нәтижелері бойынша толқын ұзындығына сәйкес келетін жұтылу коэффииициентінің орташа мәнін анықтаңдар және оны кестеге толтырыңдар.

13. Өлшеулер алып болған соң, барлық жұтқыш шыныларды кювет камерасынан алып тастап, «род работы» тетігін өзіңе қарай толығымен қозғаңдар және светофильтрді ауыстырыңдар.

14. 7-8 пунктегі әрекеттерді қайталаңдар.

15. Екі шынымен өлшеулер жүргізіп, алынған нәтижелерді 5.7.2-кестеге толтырыңдар.

16. 13,14,15 пункттегі әрекеттерді №3,4,5,6 светофильтрлермен жұмыс жасағанда қайталаңдар.

17. 2-кесте нәтижелері бойынша зерттелетін шыны мен толқын ұзындығы арасындағы тәуелділік қисығын тұрғызыңдар.

18. Стандартты әдістеме бойынша бір өлшеудің қателігін анықтаңдар (жанама техникалық өлшеулер деп алыңдар).

2-кесте

№ 2	1 0			орташа
100
№ 3	1 0			орташа
100
№ 4	1 0			орташа
100
№ 5	1 0			орташа
100
№ 6 6	1 0			орташа
100

5.7.3.4. Өлшеулер нәтижелерін математикалық өңдеу

Жанама өлшеулер қателіктері

- шынының қалыңдығын микрометрмен өлшегендегі қателік (өлшеудің қателігі ); -түскен жарықтың қарқындылығын өлшеу қателігі;

- шыққан жарықтың қарқындылығын өлшеу қателігі; (фотометрдің дәлдік класы токтың өлшеу шегі)/100.

5.7.4. БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ

1. Жарықтың жұтылу құбылысы дегеніміз не?

2. Бугер заңының өрнегі қандай?

3. Жұтылу коэффициентінің физикалық мағынасы қандай? Оның өлшем бірлігі кандай?

4. Неліктен металдар жарықты күшті жұтады?

5. Денелердің түсін қалай түсіндіруге болады?

6. Диэлектриктердегі жарықтың жұтылуын түсіндір.

7. Фотометрдің жұмыс істеу принципі қандай?

8. Шынының жұтылу коэффициенті мен түскен жарық толқыны ұзындығы арасындағы тәуелділік қандай?

9. Жарықтың шашырау құбылысын түсіндір.

10. Осы жұмыста светофильтрлерді қолдану не үшін керек?

11. Егер жасыл және көк сәулелерді күшті жұтатын шыныға ақ жарық түсірсе, оның түсі қандай болады?

12. Заттың жұтылу спектрін зерттеуді қайда қолдануға болады?

13. Светофильтрлерді жасауда қандай құбылыс негізге алынады?