Анализ и достижение равновесного потребления в РБ.

 

№ п/п	№ лабораторної роботи	Назва роботи	Дата виконання	Підпис о прослухані інструктажу о виконанні роботи

Лабораторна робота № 14

Дослідження роботи трансформатора.

Мета роботи: 1. Поглибити знання з явищ електромагнітної індукції і самоіндукції та їх практичного використання

2. Розглянути на досліді будову і призначення трансформатора, його роботу та застосування.

3. Дослідити роботу трансформатора в різних режимах.

Обладнання: - трансформатор

- джерело змінної напруги;

- омметр;

- два амперметри;

- два вольтметри;

- лампа накалювання;

- з’єднувальні провідники.

 

Короткі теоретичні відомості:

.

Змінний струм порівняно з постійним струмом має важливі переваги: напругу змінного струму легко можна змінити за допомогою явища електромагнітної індукції. Пристрой, який змінює напругу, і відповідно, силу змінного струму, називається трансформатором. Він складається з замкненого феромагнітного сердечника, на якому є дві (та й більше) ізольованих одна від одної обмоток. Одна з них, яка вмикається в коло з даною напругою, називається первинною, а вторинна обмотка з потрібною напругою з’єднується зі споживачем.

Первинна обмотка створює всередині себе змінний магнітний потік, який концентрується в сердечнику, і тому в кожному витку навколо сердечника наводиться ЕРС індукції, і чим більше витків має обмотка, тим більше ЕРС індукції на її кінцях, т.щ. ЕРС індукції в обмотках прямо пропорційна числу витків. Таким чином, у первинній обмотці з числом витків N1, завдяки самоіндукції, виникає ЕРС ε₁, а у вторинній обмотці з числом витків N2 наводиться ЕРС індукції ε₂, тоді

де k – коефіцієнт трансформації

Якщо вторинна обмотка не підключена до споживача, то такий режим роботи трансформатора називається холостим.

У первинній обмотці

де U₁ – напруга джерела на первинній обмотці;

І₁ r₁ – падіння напруги на первинній обмотці;

Мал. 1 І₁ – сила споживаного первинною обмоткою струму

r – її опір.

Оскільки при холостому режимі струм у вторинній обмотці І₂ відсутній, то напруга на її кінцях U₂ = ε_2. У робочому режимі трансформатора вторинна обмотка, яка підключена до споживача, є джерелом з ЕРС ε₂ і внутрішнім опором r₂ (опором вторинної обмотки). Навантаження (споживач) вживає струм I₂ при напрузі U₂. Тоді

ε₂ = І₂ r₂ + U₂

мал.2

Порядок виконання роботи

І. Дослідження холостого режиму роботи трансформатора

1. Виміряти омметром опір обмоток r₁ і r₂ і записати їх значення в таблицю.

2. Зібрати схему (мал. 1).

3. Підключити первинну обмотку I до джерела змінного струму.

4. Увімкнути джерело живлення и виміряти напругу U_{1 и} U₂ на обмотках і силу струму I1, в первинній обмотці.

5. За вимірами розрахувати ε_{1 та} ε₂ . Визначити коефіцієнт трансформації k1.

б. У схемі (мал.1) поміняти обмотки місцями.

7. Виконати пункти З і 4.

8. Розрахувати коефіцієнт трансформації k2.

9. Перевірити співвідношення

II. Дослідження робочого режиму трансформатора.

1. Зібрати схему (мал. 2), підключивши як навантаження R електричну лампу накалювання.

2. Підключити первинну обмотку I до джерелу змінного струму.

3. Зняти показання приладів І₁; U_1, І_2,U₂,. Їх значення записати в таблицю.

4. Порівняти ці значення зі значеннями при холостому режимі.

5. Розрахувати коефіцієнт трансформації k3 і перевірити його відповідно до значення k2.

б. Зробити висновок щодо проведеної роботи.

 

Результати вимірювань та обчислень:

№ п\п	Первинна обмотка	Вторинна обмотка	Коефіцієнт трансформації
r1	U1	I1	ε1	r2	U2	I2	ε2
ом	В	А	В	Ом	В	А	В

 

Обчислення:

Висновок: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Контрольні питання:

1. Як формулюється явище електромагнітної індукції?____________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Чим відрізняються явищаелектромагнітної індукції і самоіндукції? ______________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Що представляє собою трансформатор і навіщо він потрібен? ___________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.З чого складається трансформатор?___________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Які явища покладено в основу роботи трансформатора?_______________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Навіщо трансформатору потрібен сердечник?_________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Чому сердечник трансформатора набирають з тонких пластин?__________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Чи буде працювати трансформатор при цільному сердечнику?_________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Що станеться, якщо при працюючому трансформаторі розімкнути сердечник?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Які сердечники можуть бути цільними і в якому випадку сердечник може бути не замкненим? ______________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Що станеться, якщо первинну обмотку включити в коло постійного струму з такою ж напругою, як у змінного струму? _____________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Чим відрізняється напруга від ЕРС у первинній обмотці? Напишіть їх зв’язок. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. Якщо трансформатор має декілька обмоток, то яку обмотку можна використовувати як первинну? ________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Що собою представляє коефіцієнт трансформації? Як підрозділяються

трансформатори за коефіцієнтом трансформації? ________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

15. Навіщо потрібен трансформатор з коефіцієнтом трансформації k=1 _____________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

16. Наведіть найбільш важливі випадки застосування трансформатора.___________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

 

 

Лабораторна робота №15.

Основи радіозв’язку та зборка детекторного приймача.

Мета роботи: 1. Закріпити знання природи та властивостей електромагнітних хвиль.

2. Детально ознайомитися з отриманням електромагнітних хвиль

3. Розглянути деталі простішого радіоприймача та їх призначення.

4. Зібрати детекторний приймач.

Обладнання: - антена;

- заземлення;

- коливальний контур;

- детектор;

- блокуючий конденсатор;

- телефон (навушники);

- монтажна панель

- з’єднувальні провідники.

Короткі теоретичні відомості:

 

Незатухаючі електромагнітні коливання, які збуджуються генератором, виникають у коливальному контурі, який складається з котушки індуктивністю L i конденсатора ємністю С. При цьому електричні величини (заряд, напруга, напруженість поля) і магнітні величини (сила струму в котушці, індукція магнітного поля, магнітний потік) змінюються з часом з дуже великою частотою. Однак електричне поле буде в основному знаходитися між пластинами конденсатора, а магнітне поле всередині котушки, і тому такий контур називається закритим, а випромінювання електромагнітних хвиль майже не відбувається. У відкритому коливальному контурі роль конденсатора грає антена і поверхня Землі. Тоді в просторі існує й електричне, і магнітне змінні поля і, відповідно, відбувається випромінювання електромагнітної хвилі. Щоб передати яку-небудь інформацію (наприклад: хвилі звукової частоти — звук) необхідно накласти цю інформацію на високочастотну електромагнітну хвилю (несуча частота). Цей процес носить назву модуляція, а відбувається він в спеціальному пристрої — змішувачі. Використовують два засоби модуляції: амплітудну АМ, коли амплітуда несучої хвилі змінюється в такт зі звуковими коливаннями, і частотну FМ, коли, відповідно до коливань звукової частоти змінюється частота несучої хвилі (див. мал. 1).

Розглянемо принципи прийому амплітудно - модульованих хвиль на схемі детекторного приймача

 

 

електромагнітні звуковий амплітудно - частотно –

коливання, сигнал модульована модульована

які збуджуються електромагнітна електромагнітна

генератором хвиля хвиля

 

мал. 1

 

мал.. 2

 

При прийомі електромагнітних хвиль потрібен закритий коливальний контур, який підключається з однієї сторони до антени, а з другої — до заземлення. В антені, яка в простішому випадку складається з довгого прямолінійного провідника, під дією несучої хвилі виникають електричні коливання такої ж частоти. За принципом суперпозиції всі електромагнітні хвилі збуджують в антені свої коливання — антена „ловить” хвилі всіх частот. Завдяки резонансному контуру в результаті електричного резонансу виділяється тільки одна хвиля такої частоти, яка збігається з частотою особистих коливань контуру. Через те що контур має конденсатор змінної ємності, можна змінювати частоту змінюючи ємність особистих коливань контуру, що дозволяє настроювати контур на хвилі різних частот.

Таким чином, виділяється амплітудно - модульований сигнал однієї частоти, який подається на детектор Д, необхідність в якому така. З великої частоти несучої хвилі її амплітуда модулюється в позитивні та в негативні півперіоди. Таким чином, амплітудно модульований сигнал (див. мал. 2) має дві низькочастотні — зверху і знизу.

Роль детектора і полягає в тому, щоб відокремити тільки одну складову звукового сигналу, а працює він як звичайний діод, пропускаючи тільки один півперіод (див. сигнал після детектора).

Детектований сигнал, який включає і сигнал ВЧ, і сигнал НЧ, поступає на телефон (навушники) і на блокуючий конденсатор Сб паралельно з’єднаний з навушниками. Навушники мають великий опір для високої частоти і тому пропускають тільки сигнал низької частоти - звуковий сигнал або сигнал інформації. Конденсатор же навпаки, має дуже великий опір для сигналу низької частоти, а високочастотний сигнал проходить крізь конденсатор і заземляються. Таким чином, відбувається розділення сигналів і крізь навушники ми чуємо звук.

 

Порядок виконання роботи

1. Накреслити і вивчити електричну схему детекторного приймача.

2. Розглянути всі її деталі на схемі і в наборі для лабораторної роботи і їх призначення.

3. Послідовно вивчити форму електричного сигналу, починаючи з антени і до телефона.

4. Зібрати детекторний приймач.

Схема:

 

Висновок: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Контрольні питання:

1. Чому в коливальному контурі виникають незатухаючі електромагнітні коливання?_________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Який контур може створити електромагнітні хвилі?____________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Пояснити призначення і принцип модуляції.____________ ______________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Чим відрізняється процес розповсюдження довгих (ДХ), середніх (СХ), коротких (КХ) і ультракоротких (УКХ) хвиль? Що означає „зона мовчання”? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Які електромагнітні хвилі приймає антена?____________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

б. Яким чином відокремлюються хвилі тільки однієї частоти (однієї станції)? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. У чому полягає процес детектування?_________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Якої частоти сигнал після детектора?_________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Як виділяється низькочастотний сигнал (сигнал інформації)? ___________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. За рахунок якої енергії працює детекторний приймач? _________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

Лабораторна робота №16

Визначення показника заломлення скла.

Мета роботи: 1. Закріпити знання про явища, які відбуваються при переході світла з одного середовища в інше.

2. Шляхом досліду визначити показник заломлення скла та порівняти його значення з табличним

Обладнання: - скляна прямокутна пластина

- планшет;;

- чотири булавки;

Короткі теоретичні відомості:

В однорідному середовищі швидкість світла постійна, і промінь світла розповсюджується прямолінійно. При переході межі розділу двох середовищ промінь переломлюється, тому що швидкість світла різна. Припустимо, промінь світла йдее з оптично менш щільного середовища, де швидкість світла u1 більша, в оптично більш щільне середовище, де швидкість світла u2 менша (для зручності ми взяли два промені). Фронт хвилі завжди перпендикулярний напрямку розповсюдження і переміщується паралельно. Таким чином, розповсюджуючись в першому середовищі, в якусь мить часу фронт досягне положення АВ. З цього моменту точка А фронта хвилі буде розповсюджуватися в другому середовищі, а точка В продовжує розповсюджуватися в першому середовищі.

в

а

В a a

 

А А

 

b

 

 

мал..1 мал.2 Вид на грань мал..3

 

За час t точка В пройде шлях ВС= ט₁ t, а точка А за цей же час пройде шлях АD = ט ₂ t

Так як ט₂< ט₁ , то АD<ВС, і фронт хвилі в другому середовищі буде займати положення DC; оскільки промені в іншому середовищі a¢ i b ¢ перпендикулярні фронту DС, то вони заломляться до перпендикуляру, встановленого до границі розділу двох середовищ так, що кут падіння промеінів α буде більшим за кут заломлення β (мал..1).

Якщо ж промінь світла буде іти навпаки з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне середовище, то він буде заломлюватися від перпендикуляру, і в цьому випадку кут заломлення β буде більшим за кут падіння α.

Відношення синуса кута падіння до синусу кута заломлення є величиною постійною для двох середовищ і називається відносним показником заломлення другого середовища відносно першого (п _2,1 )

Відносний показник заломлення дорівнює відношенню абсолютних показників заломлення:

Абсолютний показник заломлення будь-якого середовища п визначається як відносний, якщо промінь буде рухатися з вакууму в це середовище, або представить собою відношення швидкості світла в вакуумі до швидкості світла в даному середовищі:

Оскільки повітря має показник заломлення дуже близький до одиниці, як для вакууму, то, якщо промінь світла рухається з повітря в будь-яке середовище, можна прийняти що, ми отримаємо абсолютний показник заломлення середовища.

Порядок виконання роботи

Увага! Ця робота потребує акуратності та уваги!

 

1. Аркуш паперу в клітку положити на планшет.

2. На середину листа положити скляну пластинку так, щоб верхня грань збіглася з горизонтальною лінією паперу.

3. Окреслити олівцем контури пластинки. Намагатися, щоб надалі пластинка не змінила свого положення.

4. Притискаючи пластинку рукою, на відстані 1/3 довжини верхньої грані від її початку вколоти вертикально в лист першу булавку, в точку перехрещення вертикальної і

горизонтальної ліній паперу в клітку.

5. По діагоналі кліток від цієї точки вліво вверх на мінімальну відстань, наскільки дозволяє аркуш паперу, вколоти другу булавку.

б. Обережно підняти планшет, тримаючи його горизонтально, (пластинка не повинна зміститися!,) подивіться на обидві булавки через нижню грань пластинки.

7. Заплющити одне око, а другим дивитися на булавки поверх пластинки і, повертаючи планшет, сумістити їх - вони повинні бути на одній лінії.

8. Подивіться в цьому положенні скрізь товщу пластинки. На грані буде зображення нижньої частини булавок у вигляді вертикальної риси.

9. Перевірити збіг булавок поверх пластинки, а там, де розташована риска, на грані пластинки вколоти третю булавку, не торкаючись пластинки.

10. Взяти четверту булавку і вколоти її на максимальній відстані, наскільки дозволяє аркуш, від третьої булавки так, щоб вони збігалися, одночасно перевірити збіг 1 і 2 булавок (див. мал..2).

11. Олівцем відмітити положення булавок.

12. Зняти пластинку, зняти лист.

13. Через точки положень булавок 1 і 2 провести пряму до перехрещення з верхньої грані в точці А - падаючий промінь.

14. Через точки положення булавок 3 і 4 провести пряму до перехрещення з нижньою гранню в точці В – проміні які пройшли крізь пластинку.

15. З’єднати точки АВ- це заломлений промінь.

16. Через точку А провести перпендикуляр до верхньої грані пластинки і на ньому відкласти по різні сторони від точки А рівні відрізки АС и АВ (5-6 кліток паперу).

17. З точки С на падаючий промінь опустити перпендикуляр СМ.

18. З точки В на заломлений промінь опустить перпендикуляр DN.

19. Виміряти довжину відрізків СМ і DN (мал.3)

20. Розрахувати показник заломлення скла:

21. Зробити висновок про виконану роботу.

Висновок: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Контрольні запитання:

 

1. Чому промінь світла при переході межі розділу двох середовищ заломлюється і куди?______________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Що представляють з себе відносний та абсолютний показники заломлення? _______

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Яке середовище називається оптично більш щільним?_____________ _____ _____

4. Як заломлюється промінь, який рухається з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне?______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. У чому полягає явище повного внутрішнього заломлення? Де воно використовується? __________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

Лабораторна робота №17.

Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

Мета роботи: 1. Поглибити знання про хвильові властивості світла.

2. Розглянути явище дифракції і її практичне застосування за допомогою дифракційної решітки.

2. На досліді познайомитися з дифракційними спектрами і експериментально визначити довжину хвиль світла.

Обладнання: - прилад для спостереження дифракційних спектрів

- дифракційна решітка;

- джерело світла.

 

Короткі теоретичні відомості:

 

Дифракція світла —це явище огинання світловими хвилями перешкоди і попадання їх в область геометричної тіні. Дифракція приводить до відхилення променів від початкового напрямку і до порушення закону прямолінійного розповсюдження світла.

Найбільш виразно дифракція спостерігається тоді, коли розміри перешкоди (або отвір,

 

 

або непрозорий диск) порівняний з довжиною

хвилі світла.

На явищі дифракції полягає дія дифракційної решітки, яка представляє звичайно прозору пластинку з нанесеним на ній рядом дуже вузьких паралельних прозорих

мал.1 і непрозорих смуг, які чергуються (мал.1).

Якщо ширина прозорих смуг дорівнює а, а ширина непрозорих смуг — b, то величина:

дифракційна називається періодом решітки і звичайно

решітка представляє соті долі міліметра.

лінза Припустимо, на дифракційну решітку (мал.2)

падають нормально світові проміні, які мають

хвильовий фронт, паралельний площині

решітки. В якусь мить часу він досягне

положення щілини решітки. За принципом

екран Гюйгенса-Френеля кожна точка фронту хвилі є

червоний. Р фіол. фіол червоний. самостійним джерелом вторинних

промінь пром. пром. промінь когерентних хвиль і тому починає

випромінювати світло під різними кутами

дифракції φ вліво и вправо,

Побічні центральний

максимуми максимум

 

мал.2 Тоді всі вторинні промені, дифраговані під

конкретним кутом φ, будуть збиратися в точці Р лінзи. Ми будемо спостерігати інтерференцію дифрагованих промінів.

Залежно від різниці ходу променів ∆r в точці Р промені, накладаються один на одного і дадуть максимум або мінімум світла. Максимум буде у випадк, коли:

,

де λ – довжина світової хвилі;

k – порядок максимуму (k=0 коли φ=0 – центральний максимум; k=1 – перший побічний максимум).

Це рівняння носить назву рівняння дифракційної решітки.

Якщо решітку освітлювати не монохроматичним, а білим світлом, то в межах одного і того ж максимума (к= const)

а червоний промінь сильніше дифрагує, ніж

фіолетовий. В результаті утворюється

дифракційний спектр у кожному побічному

максимумі з симетрично розташованими

лініями відносно центрального максимуму.

дифракційна В експериментальному пристрої

решітка параллельний пучок білого світла падає

нормально на дифракційну решітку, а

промеіні певної довжини хвилі λ,

дифраговані під кутом дифракції φ,

спостерігаються оком у точці Р у вигляді центральний яскравої лінії певного кольору

максимум Із умов максимуму:

мал.3 (центр шкали)

 

Оскільки відстань l від шкали до дифракційної решітки значно більша за відстань х від центру шкали до лінії, яка спостерігається, то

а з трикутника АОР:

Тоді розрахункова формула буде мати вигляд:

Порядок виконання роботи

1. Вставити дифракційну решітку з d=0,01 мм в рамку приладу.

2. Встановити екран з поперечною шкалою на другому кінці повздовжньої лінійки.

3. Дивлячись скрізь дифракційну решітку, направити прилад на джерело світла і знайти дифракційні спектри.

4. Домогтися симетрії спектрів відносно центру шкали.

5. Визначити відстань х від центру повздовжньої шкали до фіолетових, зелених та червоних променів у спектрі першого порядку.

6. Визначити відстань l від дифракційної решітки до шкали.

7. Розрахувати довжину хвиль фіолетових, зелених та червоних променів за формулою (2).

8. Виміряти х і 1 для однієї червоної лінії в спектрі 2-го порядку, розрахувати довжину хвилі червоних променів і удосконалитись в збіганні значень довжин хвиль першого та другого порядків.

9. Результати вимірювань і обчислень записати до таблицю і зробити висновки.

 

Результати вимірювань та обчислень:

№ вимірювань	Колір лінії спектра	Порядок спектра	Постійна дифракційної решітки	Відстань від дифр. решітки до шкали	Відстань від центру шкали до лінії спектра	Довжина світової хвилі
k	d	l	х	λ;
-	м	м	м	м
	Червоний
	Зелений
	Фіолетовий
	Червоний

 

Обчислення:

Висновок: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Контрольні питання:

 

1. В чому полягає принцип Гюйгенса-Френеля?_________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Для яких процесів характерні явища інтерференції та дифракції?__________________

___________________________________________________________________________

З. Що таке інтерференція?____________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Що таке дифракція?_______________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. В результаті якого явища ми спостерігаємо дифракційну картину?________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

б. В яких випадках на практиці спостерігається дифракція?________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Що представляє собою дифракційна решітка?_________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Як записати рівняння дифракційної решітки?__________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Чому при освітленні дифракційної решітки білим світлом виникає спектр? ________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Наведіть приклади використання дифракційної решітки?______________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №18

Дослідження спектрів випромінювання речовин за допомогою спектроскопу.

Мета роботи: 1. Поглибити знання щодо виникнення, отримання та властивостей спектрів.

2. Вивчити на досліді суцільні та лінійчасті спектри, спектри випромінювання та поглинання деяких речовин.

Обладнання: - спектроскоп;

- газосвітні трубки;

- високовольтний перетворювач;

- штатив;

- світофільтри;

- спиртівка;

- азбест.

Короткі теоретичні відомості:

Ні одне з джерел (окрім лазерів) не дає монохроматичного світла (світла суворо визначеної довжини хвилі). Сукупність довжин хвиль (або частот), які вмістяться у випромінюванні будь якої речовини, називається спектром випромінювання. І. Ньютон уперше встановив, що біле світло має складну структуру. Воно складається з безмежної множини монохроматичних промінів, безперервно слідуючих один за одним, і тому він спостерігав суцільний або непреривний спектр. Ньютон умовно розділив його на сім основних ділянок за їх кольором: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, голубий, синій та фіолетовий (за зменшенням довжини хвилі). Суцільний спектр дають, будучи розігрітими, тверді, рідини та сильно стиснені гази, а також високотемпературна плазма. Розігріті атомарні гази дають лінійчастий спектр випромінювання - це набір кольорових вузьких ліній визначених частот на темному фоні. Всі речовини в атомарному вигляді дають лінійчасті спектри, а в молекулярному вигляді — смугасті спектри. Кожна смуга представляє собою сукупність дуже близько розташованих ліній - смуги між собою розділяються темними проміжками.

Якщо пропускати біле світло крізь

холодний (не випромінюючий) газ, то

на фоні суцільного спектра

Б і л е Ч е р - з’являються темні вузькі лінії

с в і т л о в о н и й означених частот. Це спектр

поглинання. Газ поглинає світло саме

тих довжин хвиль, які він випромінює

в розігрітому стані. Таким чином,

спектр поглинання за частотою

відповідає спектру випромінювання.

За походженням спектри бувають

призматичні та дифракційні.

Призматичний спектр утворюється

при проходженні променя білого

світла крізь тригранну призму (дослід

Ньютона. мал..1). Завдяки явищу

дисперсії - залежності показника

заломлення матеріалу від довжини

хвилі світла - показник заломлення

призми для червоних променів

червон. Фіол. Фіолет. червоний (велика довжина) найменший, а для

. фіолетових променів (мала

мал2 довжина хвилі) найбільший для

видимих променів. В результаті на екрані і виникає суцільний спектр. На цьому принципі побудовано прилад для спостереження спектрів – спектроскоп.

Дифракційні спектри виникають в області побічних максимумів при освітленні дифракційної решітки білим світлом (мал.2).

З рівняння дифракційної решітки (умова максимуму)

 

витікає

де d – постійна решітки, k – порядок спектру, λ – довжина хвилі, φ – кут дифракції. Якщо той же максимум то

Тому червоні промені дифрагують сильніше і кут дифракції φ більший, а фіолетові промені дифрагують слабкіше і φ є меншим. В результаті побічні максимуми і представляють собою спектр. Чим менша постійна решітки d, тим сильніше кут дифракції залежить від довжини хвилі, тим більше можна розтягнути спектр (в спектроскопі цього зробити не можна). Внаслідок цього дифракційні спектри володіють великою дозвільною спроможністю, мають значні переваги і широку область застосування.

Через те що кожний хімічний елемент в атомарному розігрітому вигляді випромінює спектр ліній означених, характерних тільки для нього частот, то дослідження лінійчастих спектрів будь-якої речовини дозволяє визначити, з яких хімічних елементів вона складається (якісний аналіз), а за інтенсивністю найбільш характерних ліній можливо судити про кількість даного елемента (кількісний аналіз).

Метод визначення якісного і кількісного складу речовини за його спектром називається спектральним аналізом, який широко застосовується в промисловості, наприклад, у металургійному виробництві, в гірничій промисловості при пошуках корисних копалин та інші. Перевагою спектрального аналізу є дуже висока чутливість, простота й швидкість отримання результатів. Спектральний аналіз дозволив визначити склад небесних тіл, віддалених від Землі на мільярди світових років, їх температуру і швидкість руху.

 

Порядок виконання роботи

1. Розташувати спектроскоп так щоб у нього потраплялоденне світло, спостереження суцільного спектру було яскравим та чітким.

2. Розмістив перед спектроскопом світові фільтри спостерігати спектри поглинання.

3. Розмістити спиртівку перед щілиною коліматора спектроскопа. Внести в полум’я спиртівки азбест, який замочено в розчині поваренної солі і спостерігати спектр випромінювання натрію.

4. Розмістити проти щілини коліматора газосвітну трубку і підключити електроди.

5. Увімкнути високовольтний перетворювач та спостерігати лінійчасті спектри газів.

б. Всі спектри замалювати кольоровими олівцями.

 

Отримані спектри:

Висновок: __________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні питання

1. Що представляє собою спектр?__________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Які спектри ви знаєте? _________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Яким чином можливо отримати спектр у природі? __________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Від чого залежить частота ліній у лінійчатих спектрах? ____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Як здійснити спектральний аналіз? ______________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Які переваги спектрального аналізу? Де він використовується? ______________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

 

Анализ и достижение равновесного потребления в РБ.

Несмотря на впечатляющий экономический рост, который демонстрирует Беларусь в последнее десятилетие (прирост ВВП за 1996 – 2006 cоставил в среднем 7% в год), а также ярко выраженную положительную динамику важнейших макроэкономических показателей, для экономики станы в настоящее время характерен ряд проблем. К числу важнейших из них обычно относят: неадекватный производству платежеспособный спрос, уровень и структуру потребления домашних хозяйств, значительный удельный вес потребительских товаров импортного производства в конечном потреблении домашних хозяйств. Очевидно, что игнорирование потребления как важнейшего фактора экономического роста ограничивает возможности устойчивого экономического развития страны не только в настоящем, но и в будущем, учитывая мультипликационный эффект внутреннего спроса.

Традиционно в экономической литературе основным агрегированным индикатором экономического роста рассматривается увеличение реального валового внутреннего продукта (ВВП), в том числе на душу населения, за определенный период времени. Поскольку ВВП представляет собой суммарную оценку текущего производства конечных товаров и услуг в границах страны за определенный период, его динамика формируется под воздействием факторов со стороны спроса, и предложения. С учетом этого увеличение ВВП определяется, с одной стороны, расходами институциональных единиц на конечное потребление, валовое накопление и чистый экспорт, а с другой – производственными возможностями экономики страны, который формируется в результате инвестиционной деятельности.

Конечное потребление, на долю которого приходится 70 – 80% ВВП и около 45% конечного спроса, является важнейшей составляющей макроэкономических воспроизводственный процессов, основным внутренним источником ростом национальной экономики, определяющим возможности ее экономического развития в кратко и долгосрочной перспективе.От тенденции изменения динамики и структуры совокупных потребительских расходов в существенной мере зависит способность экономической системы обеспечивать расширенное воспроизводство и поддерживать макроструктурную сбалансированность народнохозяйственного развития.

Конечное потребление как экономическая категория представляет, с одной стороны, систему экономических отношений между субъектами экономики по поводу приобретения (обмена), распределения и использования потребительских товаров и услуг, а с другой – процесс непосредственного потребления населением потребительных стоимостей в целях удовлетворения комплекса его экономических потребностей.

Конечное потребление – один из важнейших показателей, на основе которого определяется индикатор подлинного процесса (GPI), рассчитываемый сегодня в ряде стран (Австрия, Великобритания, Германия, Канада, Швеция, США, Франция и другие) и рассматриваемый в качестве альтернативного ВВП показателя, позволяющего оценить меру экономического благосостояния, экономического роста и достижение целей устойчивого развития.

Прирост ВВП,вызванный увеличением конечного потребления можно разделить на две части: независимый прирост, обусловленный непосредственным расширением потребительских расходов (прямое влияние), и индивидуальный, обусловленный увеличением других компонентов агрегированного спроса вследствие воздействия на них конечного потребления (косвенное влияние).Подобное влияние проявляется через действие механизма мультипликации, в рамках которого увеличение потребительских расходов оказывает мультиплицирующее воздействие на макроэкономическую динамику: при увеличении конечного потребления в n раз рост ВВП составит(n*k) раз, то есть прирост ВВП в k раз превысит первоначально вызвавший его прирост потребительского спроса.

В 2010 уровень расходов государственных учреждений на конечное потребление в расчете на душу населения составил в РБ 1,8 тысяч долларов США по ППС (в ценах 2005), в то время как например, в Германии – 6,5, Швеции – 8,9, Нидерландах – 10 тысяч долларов США. Международные сравнения показывают, что в развитых странах с высоким уровнем национального дохода на душу населения удельный вес государственного потребления в ВВП значительно выше, чем в РБ, при этом в динамике его доля имеет тенденцию к увеличению.

 

Доля элементов конечного потребления в ВВП по странам в 2000 – 2010,% (таблица 1)

		Доля расходов на конечное потребление в ВВП
Страна	Год			государственных учреждений				НКО
		домашних хозяйств	всего	индивидуальное потребление	коллективное потребление
Швеция		47,6		25,8		17,7			8,1		1,6
		46,6		26,2					7,2		1,7
						19,5			7,5		1,6
Германия		56,8				11,7			7,3		1,5
		57,2		18,8		11,8					1,5
		55,9		19,7		12,6			7,1		1,6
Нидерланды		49,6									0,8
		47,9		23,7		13,4			10,3		0,8
		44,5		28,5		17,1			11,4		0,9
Исландия		58,5		23,4		14,8			8,6		2,1
		49,3		24,6		16,5			8,1
		44,5		25,9		17,1			8,8
Беларусь		55,8		19,8		13,2			6,6		2,1
		49,7		20,4		12,1			8,3		1,3
		55,5		16,3		9,9			6,4		0,9
Россия		45,1		15,1					9,1		1,1
		49,3		16,9					9,2		0,6
		51,4		19,5		9,2			10,3		0,5
Украина		54,3		18,6		11,5			7,1		2,3
		57,2		18,2		11,2					1,1
		62,6		20,1		13,2			6,9		0,7

 

Анализ приведенных данных позволяет выявить закономерность: в странах с развитой экономикой в периоды, характеризующегося снижением удельного веса потребления домашних хозяйств в ВВП, отмечено увеличение доли потребления государственных учреждений, что объясняется, стремлением государства поддержать определенный уровень внутреннего потребительского спроса в стране за счет расширения расходов сектора государственного управления и свидетельствует о высокой значимости расходов государственных учреждений на конечное потребление как инструмента активизации совокупного конечного спроса и соответственно экономического роста.Вклад государственных учреждений в экономический рост в Германии и Исландии составлял в среднем за 2000 – 2010 около 30%, Нидерландах – 57% (в то время как в Беларуси не превышал 1,5%).

 

Структура конечного потребления домашних хозяйств с разбивкой по целям в РБ, ЕС, Японии, США, % (таблица 2)

Показатель				Республика Беларусь	Япония	ЕС - 27	США
Продукты питания		58,7	41,6	38,3	14,6	13,1	6,8
Алкогольные напитки и табак	6,7	5,8	7,7	2,9	3,5	1,2
Одежда и обувь