Порядок выполнения работы. 2.1.5.1 После собеседования с преподавателем по теоретической части получите у него
2.1.5.1 После собеседования с преподавателем по теоретической части получите у него необходимое для выполнения работы оборудование и приборы.
2.1.5.2 Ознакомьтесь с инструкциями и правилами работы с оборудованием и приборами. Запишите основные параметры используемого оборудования и приборов в таблицу 2.1.1.
2.1.5.3 Проконтролируйте интенсивность излучения различных участков цилиндрического (дискового) излучателя диаметром 100 мм с помощью приемной дисковой антенны, роль которой в этом случае выполняет второй цилиндрический излучатель диаметром 40 мм. Для этого на поверхность излучающей антенны нанесите бумажную сетку с шагом 10мм ´ 10мм. Закрепите ее с помощью скотча. Затем индикатор СВЧ-излучения МШ.2.424.007-01 своим штырем вставьте в гнездо разъема излучателя, выбранного в качестве приемной антенны. Рабочую поверхность приемной антенны с установленным на ней индикатором введите в соприкосновение с рабочей поверхностью излучающей антенны. Расположив приемную антенну на излучающей в положение 1 в соответствии с рисунком 2.1.1а, так, чтобы ее ножки находились на одной горизонтали, как показано на рисунке 2.1.1б. Изменяя уровень выходной мощности излучения от 5 до 25 Вт, запишите значение мощности, при которой индикаторная лампа обеспечивает максимальное свечение. Освещенность, создаваемую лампочкой индикатора, измерьте с помощью люксметра. Результаты измерений занесите в таблицу 2.1.2.
Рисунок 2.1.1. – Карта использования поверхности излучающей антенны
2.1.5.4 Смещая приемную антенну вдоль оси Х на 20 мм из положения 1 в положение 2, повторите измерения аналогично пункту 2.2.6.3, результаты измерений в каждой точке занесите в таблицу 2.2.1.
2.1.5.5 Повторите измерения, перемещая приемную антенну из положения 3 в положение 4, через каждые 20 мм. Результаты измерений занесите в таблицу 2.1.1.
2.1.5.6 Поверните приемную антенну на 90о так, чтобы ее ножки располагались на одной вертикали, и повторите измерения в соответствии с пунктами 2.1.5.3 – 2.1.5.5. Результаты измерений запишите в таблицу 2.1.2, аналогичную таблице 2.1.1.
2.1.5.7 По результатам измерений постройте диаграмму направленности излучателя в полярной системе координат. Рассчитайте угол раствора диаграммы направленности излучателя.
2.1.5.8 По результатам измерений определите, на какой угол может отклонятся направление от излучателя к приемной антенне от нормали если интенсивность излучения не должна уменьшаться более, чем на 10%.
2.1.5.9 Для определения зависимости поглощения излучения диэлектриком от его толщины, между излучающей и приемной антеннами поместите слои диэлектрика (картона), толщину которого измерьте микрометром. Излучающую и приемную антенны следует разместить коаксиально. Сначала без картонной прокладки измерьте свечение индикаторной лампы, соответствующее мощности излучения 5 Вт. Затем установите мощность излучателя 10 Вт и поместите между антеннами такое число картонных пластинок, которое необходимо для получения такой же интенсивности свечения индикаторной лампы, как и в первом случае.
2.1.5.10 Повторите измерения при мощностях излучения 15, 20, 25 Вт. Полученные результаты занесите в таблицу 2.1.3.
2.1.5.11 По результатам измерений постройте график затухания интенсивности излучения от толщины диэлектрика. По полученным данным определите аппроксимирующую зависимость. Определите погрешность аппроксимации.
2.1.5.12 По результатам измерений рассчитайте коэффициент затухания поля в исследуемых материалах.
Содержание отчета
Отчет должен содержать ответы на вопросы для самопроверки; технические характеристики используемого оборудования и приборов (в том числе и приемной антенны); таблицы с результатами измерений и расчетов; диаграмму направленности излучателя; график зависимости интенсивности затухания от толщины диэлектрика. Кроме того, отчет должен содержать выводы по всем полученным результатам.
Таблица 2.1.1 - Технические характеристики используемого оборудования
| Название прибора | Тип, Марка | Измеряемая (изменяемая или генерируемая величина) ед. изм. | Диапазон измерения (изменения) величин, ед. изм. | Напряжение питания | Класс точности (погрешность) | Прочие характеристики |
Форма таблиц с результатами измерений может иметь следующий вид:
Таблица 2.1.2 - Результаты исследования диаграммы направленности излучателя
| Положение точки | Освещенность Е, лк, при значениях мощности Р, Вт | ||||
Таблица 2.1.3 - Результаты исследования затухания интенсивности излучения в диэлектрике
| Мощность излучения Р, Вт | Толщина диэлектрика h, мм | Освещенность, Е, лк | |
| I тип диэлектрика | II тип диэлектрика | ||
2.2 Лабораторная работа №2
Оптичское излучение и его взаимодействие с веществами. Исследование спектров поглощения веществ
Цель работы
Оптическое излучение очень широко используется в оптических и фотоэлектрических приборах в и диагностической аналитической практике. Взаимодействие оптического излучения с веществами проявляется как в волновых(отражение, рассеяние и поглощение) так и в квантовых (фотохимический, фотоэлектрический и другие) эффектах.
Целью работы является закрепление знаний, полученных студентами на лекциях и практических занятиях, в этой области. А также изучение методов измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности сред.
Содержание работы
Практическое знакомство с устройством и принципом действия фотоколориметров, экспериментальное исследование спектров поглощения различных веществ. Обработка результатов измерения и построение графиков зависимостей коэффициентов поглощения и оптической плотности веществ от длины волны.
Подготовка к работе
Самостоятельная подготовка студентов к лабораторной работе осуществляется в следующих направлениях:
- изучение теоретической части работы;
- проверка степени подготовленности к работе по вопросам для самопроверки;
- подготовка отчета по лабораторной работе с необходимыми таблицами для записи результатов измерений и бланками графиков для построения спектров поглощения.
Вопросы для самопроверки
2.2.4.1 В каком диапазоне длин волн электромагнитного излучения лежит оптическое излучение? На какие поддиапазоны оно может быть разделено?
2.2.4.2 Какими основными величинами можно охарактеризовать оптическое излучение в энергетической, фотометрической и квантовой системах величин? Как эти величины взаимосвязаны друг с другом? Напишите формулы, позволяющие осуществлять пересчет этих величин друг в друга.
2.2.4.3 Какие явления наблюдаются при прохождении оптического излучения сквозь слой вещества? Объясните их физический смысл.
2.2.4.4 Какие вещества называют непрозрачными, просвечивающими, прозрачными, матовыми, светлыми и темными? Приведите примеры таких веществ.
2.2.4.5 Напишите математическое выражение закона Бугера. Объясните физический смысл закона и символов, входящих в формулу.
2.2.4.6 Перечислите величины, которые могут быть определены на основе использования закона Бугера? Напишите формулы для определения этих величин. Объясните физический смысл символов, входящих в эти формулы.
2.2.4.7 Что называют спектром поглощения веществ? В каких координатах строится график этого спектра?
2.2.4.8 В чем заключается физический смысл спектрального анализа веществ? Какие виды спектрального анализа существуют? Что положено в основу каждого из них?
2.2.4.9 Для какого вида спектрального анализа применяют фотоколориметры? В какой области спектра следует проводить колориметрический анализ веществ для обеспечения максимальной чувствительности?
2.2.4.10 Напишите формулу для определения концентрации исследуемого вещества по результатам колориметрического анализа.
2.2.4.11 Нарисуйте схему устройства фотоэлектрического колориметра и объясните принцип его действия.