Створення сучасного комплекту для вивчення оптичного випромінювання у практикумі з фізики в закладах вищої освіти



Список використаних джерел

1. Закон "Про вищу освіту" [Електронний ресурс] / Верховна Рада України; Закон від 01.07.2014 № 1556-VII. - Режим доступу: http://zakon2.rada.gov.Ua/laws/show/1556-18/paran77#n77. - Документ 1556-18, чинний, поточна редакція. - Редакція від 01.01.2015, підстава 319-19.

2. Закон України "Про Основні засади розвитку інформаційного суспільства в Україні на 2007-2015 роки" // Урядовий кур'єр. - 14.02.2007. - Вип. 28.

3. Проект Концепції розвитку освіти України на період 2015-2025 років [Електронний ресурс] / Міністерство освіти і науки України: Офіційний вебпортал; Зв'язки з громадськістю; Громадське обговорення; 2014. Режим доступу: http://www.mon.gov.ua/ua/pr-viddil/1312/1390288033/1414672797/.

4. Биков В.Ю. Моделі організаційних систем відкритої освіти: [монографія] / В.Ю. Биков. - К. : Атіка, 2009. - 684 с.

5. Величко С.П. Розвиток системи навчального експерименту та обладнання з фізики у середній школі/ Степан Петрович Величко. - Кіровоград: 1998. - 302с.

6. Жук Ю.О. Організація навчальної діяльності у комп'ютерноорієнтованому навчальному середовищі / Ю.О. Жук // Інформаційне забезпечення навчально-виховного процесу: інноваційні засоби і технології : [колективна монографія]. - К. : Атіка, 2005. - С. 195-205.

7. Заболотний В.Ф. Метод аналогій в курсі фізики / В.Ф. Заболотний, Л.О. Павлюк // Вісник Чернігівського державного педагогічного університету. Серія: Педагогічні науки: [зб. наук. пр.]. - Вип.9. - Чернігів: ЧД 11У, 2001. - С. 29-31.

8. Іваницький О.І. Теоретичні і методичні основи підготовки майбутнього вчителя фізики до впровадження інноваційних технологій навчання: автореф. дис. ... на здобуття наук, ступеня докт. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / О. І. Іваницький. - К.: 2005. - 43 с.

9. Касперський А.В. Радіоелектроніка в системі формування фізичних і технічних знань у середніх загальноосвітніх та вищих педагогічних навчальних закладах: дис. ... на здоб. наук. ступ. докт. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / Анатолій Володимирович Касперський. - К., 2003. - 524 с.

10. Орищин Ю.М. Теорія і практика вдосконалення курсу загальної фізики засобами сучасного навчального фізичного експерименту: дис. . на здоб. наук. ступ. докт. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / Юрій Михайлович Орищин. - К., 2006. - 368 с.

11. Сиротюк В.Д. Теоретико-методичні засади використання дидактичних засобів у навчанні фізики в школах інтенсивної педагогічної корекції : автореф. дис. ... на здоб. наук. ступ. докт. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / Володимир Дмитрович Сиротюк. - Київ, 2005. - 44 с.

12. Сосницька Н.Л. Удосконалення навчального експерименту з хвильової оптики засобами навих інформаційних технологій: дис. . на здоб. наук. ступ. канд. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / Наталя Леонідівна Сосницька. - К., 1998. - 272 с.

13. Шарко В.Д. Теоретичні засади методичної підготовки вчителя фізики в умовах неперервної освіти: автореф. дис. . на здоб. наук. ступ. канд. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / Валентина Дмитрівна Шарко. - К., 2006. - 44 с.

14. Шут М.І. Науково-дослідна робота з фізики у середніх і вищих навчальних закладах / М.І. Шут,

15. П. Сергієнко. - К. : Шкільний світ, 2004. - 128 с.

16. Попов Г.В. Спектроскопия и цвета тел в курсе физики средней школы: [пособие для учителей] / Г.В. Попов - М. : Просвещение. - 104 с.

17. Практикум по спектроскопии / [ред. проф. Д.В. Левшина]. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 319 с.

18. Тарасов К.И. Спектральные приборы: [2-е изд., доп. и перераб.] - Л. : Машиностроение, 1977. - 367 с.

19. Величко С.П. Нове навчальне обладнання для спектральних досліджень: посіб. для студ. фізмат. фак-тів пед. вищ. навч. закл. / С.П. Величко, Е.П. Сірик. - Кіровоград: ТОВ "Імекс ЛТД", 2006. - 202 с.

20. Гайдук С.М. Оптика. Лабораторні роботи із сучасними засобами експериментування: [наук. ред. С. П.Величко.] /

21. М. Гайдук. - Кіровоград: "Імекс ЛТД", 2001. - 63 с.

22. Кузьменко О.С. Методика навчання оптики в умовах профільного навчання фізики: автореф. дис. ... на здобуття наук, ступеня канд. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / О.С. Кузьменко. - Кіровоград, 2011, - 19 с.

23. Сосницька Н.Л. Удосконалення навчального експерименту з хвильової оптики засобами навих інформаційних технологій: дис. . на здоб. наук. ступ. канд. пед. наук: спец. 13.00.02 "Теорія та методика навчання (фізика)" / Наталя Леонідівна Сосницька. - К., 1998. - 272 с.

24. Сірик Е.П. Дидактичні основи розробки та використання сучасних джерел випромінювання у шкільному фізичному експерименті : дис. . на здоб. наук. ступ. канд. пед. наук: спец. 13.00.02. "Теорія та методика навчання (фізика)" / Едуард Петрович Сірик. - Кіровоград, 2007. - 261 с.

25. Шарко В.Д. Методична підготовка вчителя фізики в умовах неперервної освіти: [монографія] / Валентина Дмитрівна Шарко. - Херсон: Видавництво ХДУ, 2006. - 400 с.

26. Гончаренко С.У. Фізика: підруч. для 11кл. ееред. загальноосв. шк. / Семен Устимович Гончаренко. - К.: Освіта, 2002. - 319 с.

27. Зайдель А.Н. Техника и практика спектроскопии / А.Н. Зайдель, Г.В. Островский, Ю. И.Островская - 2-е изд., исправ. и доп.- М. : Наука, 1976. - 375 с.

28. Загальна психологія / [Скрипченко, Долинська Л.В., Огороднійчук З.В. та ін.]. - К.: Либідь, 2005. - 464 с.

29. Каган В.М. Требования к отдельным видам учебного оборудования и порядок его разработки / В.М. Каган, Т.Х. Гуревич. - М.: Высшая школа, 1974. - 22 с.

30. Качество школьного оборудования: Методические рекомендации по оценке уровня качества / [Волошинова, Зазнобина Л.С., Йованович Т.А., Косарева Н.Г., Лепина В.Г., Чернишова О.Д.]; под ред. Е.В. Волошинова. - М., 1985. - 124 с.

31. Кучерук I. М. Загальна фізика. Оптика. Квантова фізика: навч. посібн. / I. М. Кучерук, В.П. Дущенко. - К., 1991. - 463 с.

32. Лисовский В.Т. Основы концепции и программы воспитания студентов вузов / В.Т. Лисовский.- Санкт- Петербург: 1999. - 208 с.

33. Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам: 2-е изд. / Е.А. Москатов-Таганрог, 1990. - 219 с.

34. Нагибин И.Н. Спектральные приборы и техника спектроскопии: 2-е изд. / И.Н. Нагибин, В.К. Прокофьев. - Ленинград: Машиностроение, 1967. - 320 с.

35. Оптика и атомная физика. Лабораторный практикум по физике / [отв. ред.: проф. Р.И. Солоухин]. - Новосибирск: Наука, 1976. - 643с.

36. Оптико-електронные приборы для научных исследований: учебн. пособие / Л.А. Новицкий, А.С. Гоменюк,

37. Е. Зубарев, А.М. Хорохов. - М.: Машиностроение, 1986. - 432 с.

38. Оборудование школьное "Средства обучения. Педагогические требования" ост 79-1-04-85 - ост 79- 1-10-85

39. Сайман Р. Microsoft Windows API. Справочник системного программиста / Ричард Саймон; [пер. с англ.]. - К.: ООО "ТИД" "ДС", 2004.-1216 с.

40. Столяренко Л.Д. Основы психологии: учеб. пособ. / Л.Д. Столяренко- Ростов н/Д: Феникс, 1998. - 405 с.

41. Свентицкий Н.С. Визуальные методы эмиссионного спектрального анализа / Н.С. Свентицкий - М.:Госиздат, 1961. - 432 с.

42. Тарасов К.И. Спектральные приборы / К.И. Тарасов - К.: Машиностроение, 1968. - 388с.

43. Финогенов К.Г. Win32. Основы программирования / Финогенов К.Г. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2006. - 416 с.

44. Щупак Ю.А. Win32 API. Эффективная разработка приложений / Ю. А Щупак. - Питер.: 2007. - 572 с.

45. Величко С.П. Створення сучасного спектрального приладу для навчальних цілей / С.П. Величко, І. С. Величко,

46. Г. Ковальов // Актуальні питання у сучасній науці. - Вип.1 (7), 2023. - С. 338-351.

47. Величко С.П. Модернізація навчального комплекту "Спектрометр-01" в контексті підвищення його роздільної здатності / С.П. Величко, І. С. Величко, С.Г. Ковальов. - Наукові записки Серія: Проблеми методики фізико- математичної і технологічної освіти / Голов. ред. : Величко С.П. та ін. - Вип. 14. - Кропивницький: РВВ ЦДПУ ім. В. Винниченка, 2020. - С. 35-42.



Додатки

Додаток А. Поширені джерела оптичних випромінювань для навчальних цілей

Додаток А.1. Види джерел випромінювання, що використовуються у поєднанні із комплектом "Спектрометр 01"

У навчальному фізичному експерименті широкого використання набули джерела оптичного випромінювання, до яких відносяться лампи розжарення, бо вони є найбільш простими і досить розповсюдженими джерелами світла. Оцінюючи основні параметри ламп розжарення, зазначимо, що вони значно поступаються іншим джерелам, оскільки вольфрамова нитка у лампі нагрівається до температури близько 2500-2700 ^оС. Відповідно до законів теплового випромінювання за цих умов нитка випромінює енергію в інфрачервоній ділянці спектра. Таким чином вона має малу світловіддачу (^-0,1^0,15), а спроба покращити цей параметр за рахунок підвищення температури не завжди себе виправдовує, бо вже при температурі 2700 ^оС вольфрам випаровується, осідаючи у вигляді напилення на внутрішній частині скляного балона.

Для поліпшення параметрів ламп розжарення балон заповнюють парами йоду, тобто використовують так звані йодні лампи або галогенні лампи. Використання йоду обумовлене тим, що він здатний утворювати при низьких температурах з вольфрамом речовину, яка має назву йодит вольфраму WI2. Ця речовина при контакті з ниткою розжарення руйнується і вольфрам знову осідає на нитці розжарення, що дозволяє підвищити температуру, а відповідно підвищити і світлову віддачу теплового джерела світла у вигляді лампи розжарення.

Аналіз навчально-методичної літератури та багаторічної практики викладання фізики в різних навчальних закладах дає підстави узагальнити, що широкого застосування у фізичному експерименті із "Спектрометром-01" набули і малопотужні лампи розжарення (мініатюрні) марки МН=1 - МН=13 та лампи марки ПЖ-13, ПЖ-20, які призначені для створення потужних світлових потоків, а також лампи К 3-К 29, що часто використовуються в проекційному обладнанні.

Газорозрядні джерела світла, що також можуть бути використані у дослідженнях із комплектом, побудовані на механізмі збудження атомів газів вільними електронами, які прискорюються електричним полем. Добираючи склад газової суміші, її тиск та прискорюючу напругу, отримують джерела світла, в яких у порівнянні з лампами розжарення значно вища світлова віддача. Разом з цим склад суміші визначає спектр випромінювання, що є надзвичайно ефективним у процесі їх використання під час вивчення складу випромінювання методом спектрального аналізу.

Лампи даного типу мають порівняно більший термін експлуатації. Процес їхньої роботи пов'язаний із тим, що відбувається газовий розряд за умов, що прикладена прискорююча напруга досягає певного значення, при якому енергія вільних електронів стає співрозмірною з енергією активації атомів суміші.

Живлення газорозрядних джерел випромінювання має свої особливості, а саме: в коло з такими лампами додатково вмикаються спеціальні реостати, які виконують функцію обмеження струму, що може різко зростати при виникненні розряду при постійній напрузі живлення. На практиці з метою обмеження робочого змінного струму використовуються високо індуктивні дроселі. Потенціал збудження газу у таких джерелах зростає до 10 кВ, тому живляться лампи від високовольтних трансформаторів з малою потужністю.

Газорозрядні трубки практично не інерційні. Для проведення індивідуальних досліджень, робіт фізичного практикуму чи лабораторних робіт з абсорбційного кількісного спектрального аналізу ефективно можна використовувати подібні газорозрядні трубки, які містять у собі суміш газів у певному кількісному співвідношенні. До наповнювачів у таких лампах можна віднести суміш парів Ar+Hg та Ar+ZnS.

Широкого застосування для реалізації спектрального аналізу також зазнали фотолюмінісцентні лампи, які ще називають лампами денного світла. У таких джерелах світла для отримання потрібного спектра випромінювання використовується так званий люмінофор - флюоресцеюючу фарбу, якою покривають внутрішню поверхню газорозрядної трубки. Такі трубки наповнюють газом, який при газовому розряді випромінює ультрафіолетове світло, що в свою чергу люмінофором перетворюється у видиме світло. Для таких ламп кольорова температура набуває значень в межах від 6500 - 2700 ^оС в залежності від складу газу.

З метою зменшення потенціалу збудження газового розряду електроди денних ламп виготовляють у вигляді ниток розжарювання, які замикаються через спеціальний неоновий стартер, що дозволяє розігріти електроди, а імпульси ЕРС самоіндукції на дроселі дозволяють запалювати лампи в такому режимі ввімкнення, навіть від промислової мережі частотою 50 Гц напругою 220 В.

Живлення фото-люмінесцентних ламп може бути реалізоване на основі високочастотних імпульсних блоків живлення, в яких робоча напруга отримується на виході імпульсного трансформатора, а її регулювання реалізується через зміну тривалості імпульсів. Використання такого живлення дозволяє отримати джерело світла з регульованим максимум випромінювання в широкому діапазоні довжин хвиль, у тому числі й в оптичному діапазоні.

Одним із видів розряду в газах, який досить часто використовується у практичній спектрометрії є електричний дуговий розряд, випромінювання від якого надходить від високотемпературної плазми, що утворюється між електродами. Створюється розряд при безпосередньому контакті електродів, які після виникнення дуги розводяться на відстань одного - двох сантиметрів. Такі джерела світла часто використовуються для проведення спектрального аналізу речовин, які в пилоподібному стані вводяться в об'єм дуги.

Джерела світла на основі електричної дуги використовуються також у вигляді закритих балонів, газ в яких знаходиться при високих та надвисоких тисках, що забезпечує випаровування металів в газовій суміші, а відповідно і необхідну провідність між електродами. Такі джерела світла являються найбільш потужними із сучасних джерел світла за виключенням лазерного випромінювання. Недоліком таких джерел є небезпечність, оскільки газова суміш знаходиться при високому тиску.

Ртутні лампи, виготовлені на основі електричної дуги, що відбувається в середовищі з великим тиском, використовується в наукових та навчальних лабораторіях як джерела монохроматичного, зокрема ультрафіолетового випромінювання з довжинами хвиль 365, 405, 436, 546, 577 нм. Натрієві лампи високого тиску дають яскраве, майже виключно жовте світло (1 = 585 нм), що знайшло широке застосування таких ламп для освітлення вулиць. Їхня світловіддача становить 100 .Вт

До ефективних сучасних джерел оптичного випромінювання відносяться і напівпровідникові діоди, які в останні часи зазнають широкого використання. Спектральні характеристики світлодіодів можуть бути різними, тобто вони здатні випромінювати як світло вузького оптичного діапазону, так і суцільні спектри. Так, наприклад, світлодіоди, виготовлені на основі фосфористого галію GaP, дають зелене, жовте або червоне світло, а на основі миш'якового галію GaAs - випромінювання інфрачервоного діапазону. Світлодіоди можуть створювати смуги випромінювання різні Д/. (30:100) нм. Яскравість таких джерел невелика (100 --у). м

До джерел випромінювання, які забезпечують вивчення оптичних спектрів, а також виконання низки наукових і навчальних досліджень на основі досить точних результатів спектрального аналізу відносяться безелектродні кулькові лампи типу ВСБ-2. Дані лампи виготовляються в промисловості у вигляді кварцових кульок з діаметром 21 мм. Всередині кульок знаходиться інертний газ криптон при тиску 200 Па, а також невелика кількість атомів досліджуваної речовини. Згідно технічних умов 0.337.005 ТУ освоєно випуск ламп з 32 різними наповнювачами.

На відміну від спектральних трубок лампи ВСБ-2 дають дуже вузькі і досить інтенсивні спектральні лінії випромінювання атомів. Крім зазначених переваг, кулькові джерела світла мають значно більший термін експлуатації. До недоліків даного типу джерел випромінювання можна віднести складність живлення таких ламп у порівнянні з класичними джерелами живлення, бо для збудження ламп ВСБ-2 використовується генератор високочастотних коливань ППБЛ-З (ППБЛ-ЗМ), який промисловістю виготовляється за спеціальним замовленням, вимагає спеціального дозволу на його експлуатування й одночасно є досить масивним і вартісним устаткуванням стаціонарного типу, що не дозволяє використовувати для навчальних цілей.

Для проведення досліджень спектрів, які випромінює лампа ВСБ-2, необхідно розмістити індуктор генератора так, щоб лампа розміщувалася на оптичній осі спектрального приладу, як показано на рис. А. 1.

Лампи ВСБ-2 мають такі основні технічні характеристики:

- енергетична сила світла в резонансній спектральній ліній мВт/стер 0,1-5,0

- півширина резонансної спектральної лінії, нм...0,0005-0,05.

-

Рис. А.1. Виконання досліджень оптичних спектрів від ламп ВСБ-2:1 - генератор живлення ламп ВСБ-2М; 2 - спектральний прилад " Спектрометр 01 "; 3 - брусок-підставка

Додаток А.2

Прості генератори живлення ламп ВСБ-2. Для збудження випромінювання у лампах ВСБ-2 ефективно можна використовувати такі прості генератори, як: ДЕВ-2, ДЕВ-2М, що розроблені і запропоновані нами. Зовнішній вигляд генераторів показано на рис. А.2.

Рис. А.2. Зовнішній вигляд простих генераторів для запалювання ламп ВСБ-2:1 - генератор живлення ДЕВ--2,

2 - генератор живлення ДЕВ-2М, 3 - генератор живлення ДЕВ-3Н

Основною функціональною відмінністю даних генераторів є потужність збуджуючого електромагнітного поля. Згадувані більш потужні генератори промислового виробництва ППБЛ-3 та ППБЛ-3М мають ширші можливості роботи з лампами, що містять атоми хімічних елементів з порівняно великими енергіями іонізації.

На рис. А.3 показано електричну схему генератора живлення ДЕВ-2М, що призначений для запалювання ламп ВСБ-2. ДЕВ-2М є приладом з автономним живленням і може використовуватися як для навчальних цілей, так і в лабораторіях, де ведуться спектральні дослідження для наукових і промислових цілей.

Основні технічні характеристики генератора ДЕВ-2М:

Частота генератора, МГц 100 ± 10

Живлення від мережі змінного струму частотою 50 Гц 220 ± 22

Загальна споживана потужність, Вт не більше 45

Габаритні розміри, мм 80 х 240 х 110

Маса приладу, кг не більше 3

Генератор ДЕВ-2 відрізняється простою будовою, принципом роботи і конструктивним вирішенням його елементів, які добре зрозумілі навіть учням загальноосвітньої школи. Може живитися цей генератор від випрямляча ВУП-2, що є у шкільному кабінеті фізики.

У випадку використання його для навчальних цілей цей генератор доступний для самостійного виготовлення в умовах будь-якого навчального закладу. Генератор ДЕВ-2М з незалежним електричним живленням відрізняється лише наявністю в його конструкції блока живлення від мережі 220 В, схема якого представлена на рис. А.3 (б), що дає можливість на анод-катод ламп 6Н 6П подати випрямлений струм напругою 180 В.

а) б)

Рис. А.3. Електрична схема генератора ДЕВ-2М: а) принципова електрична схема генератора ДЕВ-2; б) блок електричного живлення, що у сукупності складає генератор ДЕВ-2М з автономним електроживленням

Отже, у процесі виконання фізичного практикуму за допомогою створеного " Спектрометра 01" пучок випромінювання оптичного діапазону від будь-якого джерела світла варто спрямовувати на вхідну щілину й увімкнути джерело досліджуваного випромінювання.

Щоб розмістити джерело світла на оптичній осі приладу, можна скористатися брусками-підставками, як це показано на рис. А.1, або використати штатив, закріпивши на ньому джерело на висоті, яка відповідає положенню вхідної щілини. Спостерігаючи через окуляр за результатами спектра, домогтися найяскравішого зображення обраної лінії (чи ділянки спектра), зміщуючи джерело світла вліво - вправо.

У ході налагодження установки " Спектрометр 01" має працювати в ручному режимі роботи і бути надійно розміщеним на лабораторному столі.

Номінальні параметри деталей схеми генератора подані у таблиці А.1.

Таблиця А.1

Номінальні параметри деталей електричної схеми ДЕВ-2М

№	Назва деталей	Позначення	Тип чи марка
1.	Конденсатор	С 1, С 2	30 пф КТК - 1
2.	Конденсатор
3.	Резистор	R1, R2	МЛТ - 2 7,5 КОм
4.	Резистор	R3	ВС - 0,5 47 КОм
5.	Резистор	R4	ППЗ - 43 2,2 КОм
6.	Лампа	Л 1, Л 2	6Н 6П
7.	Випрямляючий блок		КЦ - 402
8.	Силовий трансформатор	Тр 1	ТАН 16 - 27/220 - 50
9.	Запобіжник	Пр	0,5 А
10.	Вимикач	Вк	Тв - 2 - 1
11.	Котушка коливального контура	L1, L2	2,5 витка діаметром 22 мм із мідного дроту діаметром 2 мм



Додаток Б

Приклади оформлення звітів та результати вимірювань в роботах з використанням комплекту "Спектрометр-01"

Додаток Б.1. Градуювання спектрометра

Мета: Вивчити роботу спектрометра та отримати експериментальні дані, що забезпечують точність його роботи.

Обладнання та матеріали: 1 - "Спектрометр-01";

2 - програма "Спектрометр_01.ехе"; 3 - лінійка; 4 - джерело світла (еталонний спектр); 5 - інструкції до роботи та опис технічної складової приладу; 6 - ноутбук; 7 - правила з техніки безпеки.

Хід роботи

Завдання 1: Визначення співвідношення між довжиною хвилі та координатами сканера.

1. Запускаю програму та вмикаю прилад.

2. Вмикаю еталонне джерело світла та встановлюю його на оптичній осі спектрометра.

3. Відкриваю діалогове вікно напівавтоматичного керування приладом та у стартовому діалоговому вікні виконую пошук координат сканера.

4. Використовуючи атлас спектра джерела випромінювання та виконуючи одиничні переміщення, визначаю по атласу довжину хвилі спектральної лінії та координати сканера, які їй відповідають, дані заношу до таблиці Б.1.

5. На основі одержаних даних (таблиці Б.1) будую графік x=f(X).

6. Використовуючи графік (рис. Б.1), визначаю довжину хвилі для координат через кожні 250 точок, а результати заношу до таблиці Б.2.



Таблиця Б.1

X, нм	447,1	471,3	492,2	501,6	587,6	667,8
х, (коорд)	3428	3850	4162	4508	6346	8282

Таблиця Б.2

Співвідношення між координатою і довжиною хвилі

Х	250	500	750	1000	1250	1500	1750	2000	2250	2500
X	-	-	-	370	381	390	402	412	421	430
Х	2750	3000	3250	3500	3750	4000	4250	4500	4750	5000
X	439	451	460	471	479	490	489	501	511	520
Х	5250	5500	5750	6000	6250	6500	6750	7000	7250	7500
X	531	542	551	560	572	580	590	602	610	622
Х	7750	8000	8250	8500	8750	9000	9250	9500	9750	10000
X	630	640	648	661	670	682	694	706	-	-

7. Проаналізувавши вигляд графіка, встановлюємо, що ця залежність носить прямопропорційний характер x=f(A).

Завдання 2: Градуювання шкали для визначення інтенсивності спектральних ліній.

1. Переміщую сканер у положення А = 4800 А та фіксую покази інтенсивності у відповідному полі діалогового вікна в режимі напівавтоматичного керування. Дану інтенсивність приймаємо за 100 %.

2. Використовуючи покрокове переміщення сканера та атлас спектрального розподілу енергії випромінювання джерела світла, фіксую інтенсивність, яку вимірює спектрометр для кожного положення сканера, та розраховую чутливість фото-датчика К .

3.

Дані для налаштування системи реєстрації випромінювання

х	750	1000	1250	1500	1750	2000	2250	2500	1750	2000
І	-	88	87	88	89	89	90	91	91	91
К	-	0,73	0,75	0,76	0,76	0,77	0,77	0,78	0,81	0,82
х	2250	2500	2750	3000	3250	3500	3750	4000	4250	4500
І	92	93	93	95	96	96	95	94	93	92
К	0,83	0,85	0,88	0,95	0,98	0,94	0,91	0,87	0,86	0,82
х	4750	5000	5250	5500	5750	6000	6250	6500	6750	7000
І	91	88	87	85	85	83	82	81	80	78
К	0,8	0,77	0,71	0,68	0,62	0,53	0,50	0,48	0,46	0,45
х	7250	7500	7750	8000	8250	8500	8750	9000	9250	9500
І	74	69	64	59	55	51	48	45	44	43
К	0,44	0,43	0,42	0,41	0,4	0,4	0,39	0,39	0,38	0,38

4. Будую графік експериментальної функції К = f(X) (рис. Б.2).

5. Отримана залежності К = f(X) дозволяє відмітити, що найбільшу чутливість фотореєструюча система має для фіолетово-зеленої ділянки спектра та поступово зменшується при зміщенні у бік червоного діапазону.

Завдання 3: Визначення співвідношення між положеннями реєструючої щілини та координатами сканера.

1. Мітку у блоці переміщення щілини ставлю в "ручне керування".

2. Зміщуючи щілину по кроку на Да = 25, проводжу сканування та перефокусування спектральних ліній до моменту, коли їх зображення буде найвужче, фіксую координату щілини а у цих випадках.

3. Будую графік отриманої експериментальної залежності а = f(X) рис Б.3.

4. З графіку (рис. Б.3) визначаю значення а для довжин хвиль з усього оптичного діапазону через кожні АХ = 10 нм, а отримані результати заношу у таблицю Б.4.



Рис. Б.2. Графік чутливості фотореєструючої системи

5. Висновок: крива автоматичного перефокусування має монотонно зростаючий характер від червоної до фіолетової ділянки спектра.

6.

Рис. Б.3. Графік залежності координати щілини від довжини хвилі

Таблиця Б.4

Дані для калібрування реєструючої щілини

X	350	360	370	380	390	400	410	420	430	440
а	-	-	10	15	22	29	35	40	45	49
1	450	460	470	480	490	500	510	520	530	540
а	54	59	62	68	73	78	84	89	94	100
1	550	560	570	580	590	600	610	620	630	640
а	104	109	114	117	122	130	136	141	146	150
1	650	660	670	680	690	700	710	720	730	740
а	154	160	165	168	172	176	180	183	-	-

1. Використовуючи експериментальні дані з перших трьох завдань, заповнюю відповідно поля: "Відповідність координат'", "Спектральна характеристика ФЕУ", " Усунення хроматичної аберації".

2. Перевіривши правильність введених даних, створюю "СББ"" файл, натиснувши кнопку "Створити СББ файл"".

3. Приєдную створений мною файл до програми.

4. Виконую набір еталонного спектру.

Висновки.

1. В ході лабораторної роботи я опанував налаштування спектрального приладу "Спектрометр-01", а також створив калібрувальний файл, який забезпечив точні вимірювання за допомогою керуючої програми.

2. Порівнюючи отримані дані з даними із атласу, я переконався у відповідності даних та точності вимірювання "Спектрометром-01 ".

Додаток Б.2. Вивчення якісного спектрального аналізу

Мета: ознайомитись з методами якісного та кількісного спектрального аналізу, провести порівняльний аналіз досліджуваних спектрів.

Обладнання: 1 - спектральний комплект "Спектрометр 01""; 2 - еталонні джерела світла; 3 - атлас спектрів деяких речовин; 4 - програмне забезпечення "Спектрометр_01.ехе""; 5 - файл з даними для налаштування приладу; 6 - комп'ютер; 7 - правила з техніки безпеки.

Хід роботи

Завдання 1. Визначення невідомої речовини за допомогою емісійного якісного спектрального аналізу.

1. Вмикаю спектрометр, запускаю програму, ініціюю автоматичний пошук координат сканера та приєдную файл для налаштування спектрального приладу.

2. Вмикаю лампу з випромінюванням спектра невідомої речовини та встановлюю її у відповідному місці для реєстрації спектра.

3. Виконую автоматичний набір спектра, а отриману спектрограму зберігаю у відповідному файлі та роздруковую її.

4. Спостерігаючи за спектром в окуляр, переконуюсь у відповідності роздрукованого спектра та того, який спостерігаю.

5. Використовуючи атлас оптичних спектрів випромінювання речовин, визначаю, що досліджуваною речовиною є гідроген (рис. Б.4).

Завдання 2. Визначення невідомої речовини за допомогою абсорбційного якісного спектрального аналізу.

1. Під'єдную до приладу світлодіод та розміщую джерело світла у відповідному місці на оптичній осі приладу.

2. Наливаю в кювету розчин невідомої речовини.

3. Встановлюю кювету в просторі між вхідною щілиною та джерелом світла перпендикулярно до пучка, що падає на вхідну щілину

4. Виконую автоматичний набір спектра.

5. Спостерігаючи в окуляр, переміщую сканер в ручному режимі та переконуюсь у відповідності роздрукованого і спостережуваного спектра.

6. Використовуючи атлас оптичних спектрів речовин, визначаю, якій речовині відповідає досліджуване випромінювання.

7.

Рис. Б.4. Спектрограма досліджуваного випромінювання

Рис. Б.5. Вигляд досліджуваного спектра абсорбційним методом

Висновок. Відповідно до атласу спектрів різних розчинів у воді темні смуги на спектрограмі (рис. Б.5) відповідають спектру молекул кухонної солі.

Размещено на Allbest.ru

...