Підготовка апарата до роботи

1. Встановити ручки "КОМПЕНСАТОР" і "МОЩНОСТЬ" в положення "ВЫКЛ".

2. З’єднати прилад з електромережею.

3. Поставити ручку "КОМПЕНСАТОР" в положення 1.

4. Натиснути кнопку "КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ", повертати ручку "КОМПЕНСАТОР" доти, поки стрілка контрольного приладу не стане в межах червоного сектору шкали.

5. Дати апарату прогрітися протягом 2-х хв.

6. Установити електроди пацієнта на відстані 6 см один від одного.

7. Ручку перемикача потужності перевести в положення “15”.

8. Піднести неонову лампочку на ізольованому держаку до електродів пацієнта і, повертаючи ручку "НАСТРОЙКА", добитися максимального світіння.

9. Таким же чином проводиться настроювання апарату і в положенні перемикача потужності “30”.

Порядок виконання роботи

Визначення зміни температури електроліту і діелектрика у полі високої частоти апарата УВЧ-30

1. Дві однакові посудини прямокутної форми з електролітом і діелектриком розташувати між електродами пацієнта апарата УВЧ-30, працюючи в оптимальному режимі. В кожну посудину помістити термометр. Посудини розмістити так, щоб забезпечити для них однакову дію УВЧ-поля.

2. Точно виміряти початкові температури (t₀) рідин, а потім через кожні 5 хв знімати показання термометрів t (5 разів).

3. Отримані дані занести в таблицю і побудувати за ними графік залежності температури електроліту (діелектрика) від часу перебування в УВЧ-полі.

Таблиця

№ п/п.	Рідина	t, хв	t 0, °С
	Електроліт
	Діелектрик

 

Контрольні питання

1. Конструкція і призначення апарату УВЧ.

2. Принцип роботи коливального контуру.

3. Вплив УВЧ електромагнітних полів на живі організми.

4. Конструкція і призначення терапевтичного контуру.

 

 

Лабораторна робота № 14 (23)

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ ТА КОНЦЕНТРАЦІЇ СУХОЇ РЕЧОВИНИ В РОЗЧИНАХ ЗА ДОПОМОГОЮ РЕФРАКТОМЕТРА

Мета роботи: Вивчити закони геометричної оптики, будову та принцип дії рефрактометра, набути навички визначення показника заломлення і концентрації розчинів.

Прилади і приладдя: рефрактометр, дистильована вода, розчини цукру.

Література

1. Грабовский Р.И. Курс физики: Учеб. пособие для с.-х. институтов. – М., 1979. – 552 с.

2. Розумнюк В.Т., Якименко І.Л. Фізика. Основні поняття, явища і закони. – Біла Церква, 2004. – 71 с.

 

Теоретичні відомості

Оптикою називають розділ фізики, в якому вивчаються явища і закономірності, пов'язані з виникненням, розповсюдженням і взаємодією світла з речовиною.

При дослідженні властивостей речовин і в практичній діяльності широко застосовуються такі оптичні прилади як мікроскопи, спектрофотометри, телескопи, теодоліти, нівеліри, біноклі тощо. Важливими конструктивними деталями цих приладів є призми, дзеркала, лінзи, розщіплювачі пучків світла тощо. Дія цих елементів базується на законах і явищах геометричної оптики. Одним із таких явищ є повне внутрішнє відбивання світла, яке лежить в основі принципу дії рефрактометрів, світловодів, що широко використовуються в медицині, ветеринарії та інших галузях.

Геометрична (променева) оптика описує закони прямолінійного розповсюдження світла в прозорих середовищах, його відбивання і заломлення на границі поділу двох середовищ. Основним її поняттям є промінь – пряма лінія, вздовж якої розповсюджується світло.

Однією із найважливіших характеристик є швидкість розповсюдження світла. Швидкість світла у вакуумі с = 3х10⁸ м/с є найбільшою серед існуючих в природі швидкостей. Вона входить у велику кількість законів фізики і є однією із основних фізичних констант.

Швидкість світла в середовищах завжди менша, порівняно з її значенням у вакуумі. Зменшення швидкості в середовищі відносно її значення у вакуумі характеризують оптичною густиною середовища. Мірою оптичної густини середовища є абсолютний показник заломлення:

, (1)

де с– швидкість світла у вакуумі; v – швидкість світла у середовищі.

Абсолютний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість світла у вакуумі більша, ніж у середовищі.

В різних середовищах різна швидкість світла. Якщо в різних місцях середовища швидкість світла однакова (однаковий абсолютний показ­ник заломлення), то середовище називається однорідним.

Розрізняють оптично менш густі й оптично більш густі середовища.

Середовище, в якому швидкість світла більша (менший абсолютний показник заломлення) порівняно з іншим середовищем, називається оптично менш густим.

Середовище, в якому швидкість світла менша (більший абсолютний показник заломлення) порівняно з іншим середовищем, називається оптично більш густим.

При переході із одного середовища в інше, на границі їх поділу сві­тло частково відбивається від границі поділу середовищ, а частково переходить в інше середовище.

Кут між падаючим променем світла і перпендикуляром до границі поділу двох середовищ називають кутом падіння (рис. 14.1).

Кут між відбитим променем і Рис. 14.1.

перпендикуляром до границі поділу двох середовищ називають кутом відбивання світла (рис. 14.1)

При переході світла із одного середовища в інше, якщо їх оптичні густини різні, відбувається зміна напрямку променя. Це явище називають заломленням світла.

Кут γ між заломленим променем і перпендикуляром до границі поділу двох середовищ називають кутом заломлення (рис. 14.1).

Зв'язки між кутами падіння, відбивання і заломлення називають законами відбивання і заломлення світла.

Закон відбивання світла:

Падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з перпендикуляром, проведеним до границі поділу середовищ в точці падіння; кут падіння α дорівнює куту відбивання .

Закон заломлення світла:

Падаючий і заломлений промені лежать в одній площині з перпендикуляром до границі поділу середовищ, проведеним в точку падіння; відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ є величиною сталою, що дорівнює відношенню швидкості світла в першому середовищі v₁ до швидкості світла в другому середовищі v₂ і яку називають відносним показником заломлення (n _відн. ).

. (2)

Якщо світло падає із вакууму, де його швидкість с, у середовище із швидкостями v₁ і v₂, то їх абсолютний показник заломлення n₁ і n₂ є:

; (3)

. (4)

Поділимо формулу (4) на формулу (3):

. (5)

З урахуванням формули (5), рівняння (2) приймає вигляд:

(6)

Із формули (6) видно, що при v₂<v₁ (n₁<n₂), тобто при переході світла із оптично менш густого в оптично більш густе середовище, кут заломлення γ менший кута падіння α (γ<α).

Якщо ж v₂>v₁ і n₁>n₂, тобто при переході світла із оптично більш густого середовища в оптично менш густе, кут заломлення γ більший кута падіння α (γ>α) (рис. 14.2а).

Рис. 14.2.

В такому випадку при збільшенні кута падіння α зростає і кут заломлення γ (відношення синусів цих кутів повинно бути незмінним).

При деякому куті падіння α = А, кут заломлення стає рівним 90° (рис.14.2б), тобто світло розповсюджується вздовж границі середовищ і не попадає в інше середовище.Це явище називають повним внутрішнім відбиванням.

Найменший кут падіння α = А, при якому наступає повне внутрішнє відбивання світла називають граничним кутом падіння.

Із закону заломлення (2), коли α = А, а значить γ = 90°, маємо:

Оскільки sin 90° = 1, то:

sin A = n_відн. (7)

Таким чином, якщо експериментально визначити граничний кут падіння А, то знайшовши синус цього кута, отримуємо чисельне значення відносного показника заломлення. Це і використовують у рефрактометрах для визначення відносних показників заломлення різних рідин. Якщо розчини, в які переходить світло із повітря (скла), мають різні концентрації розчинених в них сухих речовин, то в них і різні швидкості v₂ розповсюдження світла, а значить і різні відносні показники заломлення n_відн.. Кожному значенню v₂ і n_відн. відповідає певне значення концентрації розчину. Тому за допомогою рефрактометра можна визначити не тільки відносний показник заломлення, а й концентрацію сухих речовин в розчині.