Цахилгаан статик орныг судлах
Зорилго:
Цахилгаан статик орныг туршлагаар судлан ижил потенциалт гадаргаарх потенциалын түгэлтийг, хүчний шугамаар цахилгаан орны хүчлэгийг дүрслэн үзүүлнэ.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Цахилгаан тусгаарлагч материал органик шилээр хийсэн 50х40х8 см хэмжээтэй сав, ус, электродын цуглууулагч (хавтгай, дугуй), тэг гальванометр (микроамьперметр), шулуутгагч 6V, реостат 30 Ом (200 сантиметр), вольтметр 5V, эсэргүүцлийн хайрцаг р33 (12 сантиметр), түлхүүр, электрод, холбогч утас, уахилгаан орны потенциалын түгэлтийг зурах миллиметрийн хуваарьтай цаас.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэл нь цахилгаан статик орноор дамжина. Ямар нэгэн цэгт цахилгаан цэнэг байвал түүний орчимд цахилгаан орон байх ба энэ оронд ямар нэгэн цэнэг буюу цэнэгтэй бие оруулбал түүнд орны зүгээс тодорхой хүч үйлчилнэ. Цахилгаан орны шинж чанар ба тоон утгыг нэгж эерэг цэнэгт үйлчлэх хүчтэй тэнцүү физик хэмжигдэхүүн – хүчлэгээр тодорхойлдог билээ.
Е=F/q
Үүнйи q –гаднаас тухайн цэнэгт оруулсан цэнэгийн хэмжээ, F-орныг үүсгэж байгаа цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүч. Q ба q цэгэн цэнэг хоорондоо r зйад оршино гэвэл харилцан үйлчлэлийн хүч нь Кулоны хуулиар илэрхийлэгдэнэ.
F=k*(q*Q/r2)
Хүчний шугамаар цахилгаан орныг графикаар дүрсэлж болох ба цахилгаан орон доторх цэг бүрийн хүчлэгт шахагчаар (шүргэгчээр) татсан шугамыг хүчний шугам гэдэг.
Мөн цахилгаан орныг энергийн хувьд тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн-потециал нь орны тухайн цэгээг нэгж (+) цэгэн цэнэгийг хязгааргүйд шилжүүлэхэд хийх ажлаар тодорхойлогддог бол ажил А нь хоёр цэнэгийн хоорондох потенциалын ялгавар байдлаар тодорхойлогдоно.
A=k*q*Q*(1/r1-1/r2)=Q*(U1-U2)=Q*(φ1-φ2)
Тухйан цэгээс ижил зайд орших ижилхэн потенциалтай олон цэгүүдийн геометр байрыг эквипотенциалт (ижил потенциалт) гадарга гэнэ.
Цахилгаан статик орны потенциалын түгэлтийг тодорхойлохдоо саванд буй дамжуулагч орчин –шигнэнийг хэрэглэдэг. Тухйалбал бааг хэмжээтэй жирийн металл электродыг дамжуулагч орчинд оруулахад түүний потенциал нь тэр цэгийнхэээ потенциалтай тэнцэнэ. Цахилгаан статик багажийг бодвол ашиглахад хялбар гүйдэл хэмжигч багажийг энэхүү электродтой холбон уг орныг судалж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Лабораторийн ажлыг гүйцэтгэх заавартай нарийвчлан танилцаж онолын мэдлэгтэйгээ холбон бататгана.
Ажилд хэрэглэгдэх багаж хэрэгсэлтэйгээ 1-р зурагт үзүүлсэн схемийн дагуу угсарч шалган хэлхээнд залгана.
Схемд аккумлятор ба шулуутгуураас 2-3В хүчдэл өгч, R-реостатын гулгуурыг шилжүүлэн саванд дүрсэн электрод Z-д өгөх хүчдэлийг 0,3В –ээр ахиулан 5-6 удаа
хэмжилт хийн хүснэгтэд электродуудын х, у координатыг тэмдэглэж авна. Нэг хэмжилтийг гурваас доошгүй удаа хийнэ.
1-р зураг
Ижил потенциалт цэгүүдийг савны ёроолын хуваарь дээр заасан утгуудыг авч, цаасан дээрх хуваарь дээр тэмдэглэж, ижил потенциалт гадаргыг зур.
Үүний дараа уг цаасан дээрээ судалж буй цахилгаан орны хүчнйи шугамыг зурж үзүүлнэ.
Хийсэн лабораторийн ажлаа дүгнэн бичнэ.
U 0.3 0.6 0.9 1.2 1.6 1.8
Координат
байрлал x y x y x y x y
II 1
2
3
OO 1
2
3
IOI 1
2
3
OI 1
2
3
Шалгах асуулт:
Цахилгаан статик орны тодорхойлолтыг гаргана уу?
Цахилгаан статик орныг тодорхойлдог үндсэн хэмжигдэхүүнүүдийг нэрлэнэ үү?
Цахилгаан орны хүчний шугам ба ижил потенциалт гадарга гэж юу вэ?
Хүчний шугам ижил потенциалт гадаргад үргэлж нормалаар чиглэдэгийн учир юу вэ?
Цахилгаан статик орны хүчлэгийг шууд хэмжихэд яагаад бэрхшээл гардаг вэ?
Цахилгаан статик орныг судлах электролиз савны аргын мөн чанар юунд орших вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:10
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
Зорилго: Трансформаторын бүтэц, хийцтэй танилцан, түүний трансформацлах коэффициент, ашигт үйлийн коэффициент, чадлыг тодорхойлоход оршино.
Хэрэглэх зүйл: 220 В хүчдэлийг бууруулах трансформатор, 5А хүртэл хувиартай амперметр, 800В хүртэл хязгаартай жигд хуваарьтай вольтметр, 7-10А гүйдэл даах реостат, 10А хүртэл хэмжих хуваарт бүхий амперметр, 40В хүртэл хэмжих вольтметр, холбох утас, түлхүүр.
Онолын үндэс:
Техникийн болон лабораторын зарим нөхцөлд аливаа генератор ба динамомашины гаргах хүчдэлээс нэлээд их хүчдэл шаардах бөгөөд ялангуяа цахилгаан энергийг алс хол дамжуулах үед өндөр хүчдэл маш чухал. Үүнд хэлхээний нийт ажил, цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба гүйдлийн хүч их болох тутам энергийн алдагдал багасна. Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч, түүнчлэн хүчдэлийг трансформатораар ихэсгэх буюу багасгаж өөрчилнө.
Трансформаторын нэгдүгээр ороомогт хэлхээг, хоёрдугаар ороомогт хэрэглэгчийг холбоно. Бүдүүн утсаар хийсэн цөөн ороодос бүхий нэгдүгээр ороомгоор гүйдэл гүйхэд битүү зүрхэвчинд хувьсах соронзон орон үүсэж, нэг ба хоёрдугаар ороомгийг нэвтрэн гарахдаа тэнд индукцийн ЦХХ үүсгэнэ.
/1/ эндээс
Үүний N1ба N2 нэг ба хоёрдугаар ороомгийн ороодсын тоо юм. Хасах тэмдэг нь нэг, хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч харилцан эсрэг фазтай болохыг заана.
Аливаа трансформаторын ажиллагааг илэрхийлэх үндсэн параметр нь түүний ашигт үйлийн коэффициент ба трансформацлах коэффициент юм. Хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан чадлыг нэгдүгээр ороомгийн цахилгаан чадалд харьцуулж процентоор илэрхийлснийг трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент гэнэ.
/2/
Соронзон индукцын шугам зүрхэвчийн хүрээнээс гадна гарснаас болж ороодсууд халах, зүрхэвчинд хуйларсан гүйдэл үүсэх, зүрхэвч соронзжих зэргээс болж байна. Трансформаторын хоёрдугаар ороомгийн хүчдэлийг нэгдүгээр ороомгийн хүчдэлд харьцуулсан харьцаа трансформацлах коэффициент:
K=U2/U1=N2/N1 /3/
Энэ нь трансформаторынхаа хийцээс хамаарна. Заримдаа трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн хэсгийг хоёрдугаар ороомог болгон ашиглах, эсвэл хоёрдугаар ороомгийн хэсгийг нэгдүгээр ороомог болгон ашиглаж болдог ба ингэж хийсэн трансформаторыг автотрансформатор гэдэг.
Гүйцэтгэх дараалал:
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ ажилд хоёр бууруулагч, нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана. Бууруулагч хоёр трансформаторыг хослуулан нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана.
Трансформаторын нэг ба хоёрдугаар ороомгийн чадал ижилхэн байхад АҮК нь гаралтанд залгасан эсэргүүцлээс хамаарахгүй, зөвхөн түүний хийцээс хамаарахыг реостатад янз бүрийн эсэргүүцэл өгч шалгана. Хоёрдугаар ороомогт холбосон хэрэглэгчийн гаралтын хүчдэлийг алгуур өөрчлөх боломжтой.
Процентоор илэрхийлсэн энэ утга 70-90% байх бөгөөд сүүлийн үеийн трансформаторт 98-99% хүрнэ.
1-р зураг
Вольтметрээр оролтын ба гаралтын хүчдэлийг хэмжиж /3/ томъёогоор К-ыг тодорхойлно.
Оролтын хүчдэлийг өөрчлөн хэмжилтийг 3-5 удаа хийж алдааг тооцно. Үр дүнг хүснэгтэд сийрүүлж бична.
1-р хүснэгт
¹ Нэгдүгээр трансформатор Хоёрдугаар трансформатор Гуравдугаар трансформатор
U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg
1
2
3
4
5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ дасгалд өмнөх дасгалын схемыг ашиглана.
Трансформатор бүрд R-ийг өөрчлөн, I2-ийн тодорхой утганд харгалзах амперметр ба вольтметрийн заалтыг тэмдэглэж аваад хүснэгтэнд бична.
Ашигт үйлийн коэффициентыг олно. Үүнд хоёрдугаар ороомогтой холбосон амперметр хэрэглэгчийн гүйдэл I2-ийг заах тул түүний тодорхой утганд харгалзах I1, U1 ба U2-ыг хэмжиж авна.
Шалгах асуулт:
Яагаад трансформаторын зүрхэвчийг цул хийдэггүй вэ?
Трансформатор нь ямар үзэгдэл дээр үндэслэдэг бэ?
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо хоёр хэлхээг саланги байлгаж хүчдэлийг хэмждэгийн учир юу вэ?
Бидний ажилд хэрэглэсэн трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент үйлдвэрт ашигладаг их хүчин чадалтай трансформаторынхаас бага байдгийн учир юу вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:11
Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг шалгах
Зорилго: 1-рт эсэргүүцэл тогтмол (R=const) байхад гүйдлийн хүч I нь хүчдэл U-ээс хэрхэн хамаардгийг, 2-рт хүчдэл тогтмол (U=const) байхад гүйдлийн хүч I нь эсэргүүцэл R-ээс яаж хамаардаг болохыг судлахад оршино.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Вольтметр, миллиамперметр, эсэргүүцлийн хайрцаг, 20 Ом-оос дээш эсэргүүцэл бүхий реостат.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгийн тодорхой зүг чиглэсэн журамтай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цэнэг шилжүүлэх ажлыг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны потенциалаар тодорхойлно. Цахилгаан статик орны тухайн цэгийн потенциал гэдэг нь нэгж эерэг цэнэгийг орны ямар нэгэн цэгээс хязгааргүй хол зайд шилжүүлэхэд цахилгаан хүчний хийсэн ажилтай тоогоороо тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм. Иймд нэгж цэнэгийг цахилгаан орны потенциалтай цэгээс потенциалтай цэгт шилжүүлэхэд хийх ажлыг гэсэн потенциалын ялгавраар илэрхийлнэ. Хэрэв дамжуулагчийн аль нэг хоёр цэгийн хооронд потенциалын ялгавар үүсгэвэл түүгээр гүйдэл гүйнэ. Дамжуулагчийн тухайн хэсгийн хүчдэл гэж нэрлээд U гэж тэмдэглэе. нэгжийн СИ системд хүчдэлийг Вольт (В) гэдэг нэгжээр хэмжих бөгөөд энэ нь 1Кл цэнэгийг шилжүүлэхэд 1Ж ажил хийх потенциалын ялгавар юм.
Дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд урсан өнгөрөх цэнэгийн хэмжээг гүйдлийн хүч гэнэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлийн хүч нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор өнгөрөх цэнэгийн өөрчлөлтөөс хугацаагаар авсан уламжлал
I=dq/dt
-аар тодорхойлогдоно. Хугацаа өнгөрөх бүр гүйдлийн хүч нь өөрчлөгдөхгүй байх гүйдлийг тогтмол гүйдэл гэнэ. Янз бүрийн дамжуулагчид нэгэн ижил хүчдэл өгөхөд түүний шинж чанараас гадна хэлдбэр хэмжээнээс хамаарч өөр өөр хэмжээтэй гүйдэл гүйдэг. Хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор гүйдлийн хүч
I=U/R
Томъёогоор тодорхойлогдоно. Үүний пропорционалын коэффициент R нь тухайн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл юм.
1-р зураг
1-р зурагт үзүүлснээр эсэргүүцлийн хайрцагт ороомог хэлбэрийн резисторуудыг зэс хавтагт бэхэлсэн байх ба уг хайрцагийн хоногт тодорхой эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл мэдэгдэхгүй болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Зургийн дагуу хэлхээг угсарна.
Хэлхээг залгахын өмнө эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Хайрцагт эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Потенциометрийн гулгуурыг хөдөлгөн хүчдлийг 0-6 В хүртэл нэг Вольтоор өөрчилж, гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажиглана.
Нэг вольт тутамд вольтметрийн ба миллиамперметрийн заалтыг 1-р хүснэгтэд бичиж I=f(U) функцийн графикийг байгуулна.
Эсэргүүцлээс хамаарч гүйдлийн хүч хэрхэн өөрчлөгддөг болохыг судлахын тулд хүчдлийг тогтмол байлган эсэргүүцлийг 20-100 Ом хүртэл өөрчлөөд гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажигла. Хайрцагт эсэргүүцэл ба миллиамперметрийн заалтыг 2-р хүснэгтэд бичээд функцийн графикийг байгуулна.
Хэмжилтийнхээ утгуудыг /2/ томъёонд орлуулан тавьж I=f(R) хамаарлын онолын графикийг байгуулна. Энэ утгаа онолоор олсон утгуудаар байгуулсан графиктай жишнэ.
Гүйдлийг болон хүчдлийг хэмжихэд гарсан харьцангуй алдааг:
Томъёогоор бодож олно.
Шалгах асуулт:
Цахилгаан гүйдэл гэж юуг хэлэх ба түүнийг ямар ямар хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг вэ?
Цахилгаан гүйдэл үүсэх зайлшгүй ба хүрэлцээтэй нөхцлийг томъёолно уу?
Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл гэж юу вэ? Ямар нэгжээр хэмжих вэ?
Тогтмол гүйдлийн Омын хуулийг тайлбарла.
Лабораторын ажилд хэрэглэсэн схемийг тайлбарла.
R=const байхад гүйдлийн хүч I хүчдэл U-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
U=const байхад гүйдлийн хүч I эсэргүүцэл R-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:12
Цахилгаан энергийн дулааны эквивалентыг тодорхойлох
Зорилго: Халаагуурт өгсөн цахилгаан гүйдлийн энерги түүний дулааны үйлчлэлийн улмаас ус халаах дулааны энергид шилжих процессыг ашиглан энэхүү энергийн дулааны эквивалентыг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Тогтмол гүйдлийн үүсгүүр, реостат, термометр, вольтметр, амперметр, секундомер, халах мушгиа утас, түлхүүр, мензурк.
Онолын үндэс: Цахилгаан энерги нь бусад хэлбэрийн энергид хялбархан шилжинэ. Ийм шилжилтийн хэмжүүр нь гүйдлийн ажил юм. Өөр хэлбэрийн энергид хувирч буй цахилгаан энергийн ерөнхий хэмжээ нь хэлхээний эсэргүүцлийг давах гүйдлийн ажил ба битүү хэлхээн дэх урвуу цхх-ний эсрэг хийх ажлын нийлбэртэй тэнцүү байдаг.
Хэлхээний хэсэг дэх гүйдлийн ажил W=Uq бөгөөд q-ыг хэмжихэд төвөгтэй тул q=I гэж авбал
W=UI /1/
гарна. Энэ томъёогоор ямар хэлбэрийн энергид шилжихээс үл хамааран хэлхээний хэсэг дэх цахилгаан гүйдлийн бүрэн ажлыг тодорхойлно.
Цахилгаан энерги гүйдлийн зөвхөн дулаан үйлчлэл болон хувирч байгааг тооцоолж болох юм. Үүнд хэлхээний хэсгийг халаахад зарцуулах гүйдлийн ажил нь хүчдлийн уналтыг энэ хэсгээр урсан өнгөрч буй цэнэгийн тоо хэмжээгээр үржүүлсэн үржвэртэй тэнцүү:
W=IR буюу W=I2R /2/
Ер нь цахилгаан энерги дулаан болон хувич байвал /1/ ба /2/ томъёоны алиныг ч хэрэглэсэн болно.
Цахилгаан энерги дулаан болон хувирч байвал /1/ ба /2/ томъёоны алиныг ч хэрэглэсэн болно.
Цахилгаан гүйдэл гүйхэд цахилгаан орны үйлчлэлээр дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом молекултай мөргөлдсөнөөс буюу харилцан үйлчлэлд орсны улмаас дамжуулагч халдаг билээ. Ингэж ялгарсан дулааныг Джоулын дулаан гэнэ.
Гүйдлийн дулааны үйлчлэлийг оросын физикч Э.Х.Ленц, английн эрдэмтэн Р.Джоуль нар тус тусдаа судалж, хэлхээний хэсэгт зарцуулсан цахилгаан энерги Q (жоулаар) ба ялгарсан дулааны W (калориар) хоорондох холбоог дараах байдлаар тогтоосон тул Джоуль-Ленцийн хууль гэж нэрлэх болсон.
Q=kW /3/
Үүний k=Q/W-гэсэн коэффициентыг цахилгаан энергийн дулааны эквивалент хэмээн нэрлэдэг.
Туршлага дээр устай калоритетрт буй мушгиа утсыг хэлхээний хэсэг болгон авах бөгөөд үүгээр цахилгаан гүйдэл гүйхэд ялгарсан дулаан Q нь ус ба калориметрийг халаана.
Q=(cm+ )(t20-t10) /4/
Үүний m-усны масс (r), c=кал/град нь усны хувийн дулаан багтаамж, t20 ба t10 калориметр дэх усны анхны ба эцсийн температур, калориметрийн тогтмол бөгөөд үүнийг тодорхойлохдоо калориметр, хутгуур, термометр зэрэгт өгөх дулааныг тухайн багаждаа урьдчилан тооцоолж гаргасан байвал зохино.
Зарцуулсан цахилгаан энерги IR ба ялгарсан дулаан (cm+ )(t20-t10) утгыг /5/ томъёонд орлуулан тавьбал цахилгаан энергийн дулааны эквивалент:
k=(cm+ )(t20-t10)/IR /5/
Гүйцэтгэх дараалал:
Цэвэр усны масс m-ийг мензуркээр хэмжих калориметрт юүлнэ.
Зурагт үзүүлсэн ёсоор хэлхээг холбож, реостатаар гүйдэл I-ийг тодорхой хэмжээнд тохируулна.
Усыг сайтар хутгаж эхний температур t10-ыг хэмжиж авна.
Хэлхээг холбохдоо цаг буюу секундомерийн заалтыг тэмдэглэн авна.
Хэмжилтийн үед амперметрийн заалт I ба вольтметрийн заалт U-ыг тодорхой утганд реостатаар тохируулан байлгана.
Усыг байсхийгээд хутгаж байх бөгөөд хэмжилт эхэлснээс хойш 20 минут орчим болгоод хэлхээг тасалж цагаа тэмдэглэнэ. Хэмжилт хийсэн хугацаа -ыг тэмдэглэн авсан эхний ба эцсийн цагийн зүүний заалтаар авна.
Усыг хутгаж халсан үеийнх нь температур t20– ыг хэмжинэ.
Хэмжиж олсон I, U, m, , t20-t10, -ын утгыг /5/ томъёонд орлуулан тавьж цахилгаан энергийн дулааны эквивалент к-ыг бодож, нэгжийг нь калори/жоул –иар гаргана.
Шалгах асуулт:
Цахилгаан гүйдлийн ажлын тодорхойлолтыг гаргана уу?
Дамжуулагчаар гүйдэл гүйх үед ялгарах дулааныг тодорхойлно уу?
Цахилгаан энергийн дулааны эквивалент гэж юу вэ?
Джоуль-Ленцийн хуулийн физик утгыг тайлбарлана уу?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:13
Цуглуулагч ба сариулагч линзийн гол
фокусын зайг тодорхойлох
Зорилго: Төвлөрсөн оптик системийн тухай ойлголтоо бататгах, линзийн фокусын зай, гол хавтгайн байрлалыг тодорхойлох.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Гулгагч тавиур бүхий оптик суурь, гэрлийн үүсгүүр, тор, хоёр тал нь гүдгэр ба хотгор линз.
Онолын үндэс: Хоёр бөмбөрцөг гадаргаар хязгаарлагдсан тунгалаг биетийг (нэг гадарга нь хавтгай ч байж болно) линз гэнэ.
1-р зураг
Энд АВ гол оптик тэнхлэг, С1 ба С2 гадаргын муруйлтын төв.
2-р зураг
Гол оптик тэнхлэгийн дагуу авсан, линзийн зузаан буюу хоёр хацрын хоорондох зай нь гадаргынхаа муруйлтынхаа радиус (R1 ба R2)-аас олон дахин бага байх линзийг нимгэн линз гэнэ.
Цуглуулагч (эерэг) ба сариулагч (сөрөг) нимгэн линзинд үүсэх биет (АВ-сум)-ийн дүрсийг 2-р зурагт байгуулав.
Цуглуулагч нимгэн линзний фокусын зай (f)-ыг линзийн оптик төвөөс биет хүртлэх зай (а), дүрс хүртлэх зай (в)-гээр зургийг ашиглан олох томъёо:
1/f=1/a-1/b (1)
Линзийн үндсэн тэгшитгэл (1)-ээр а ба b хэрчмийн тэмдгийг анхаарвал цуглуулагч ба сарниулагч нимгэн линзийн фокусын зайг тодорхойлж болно. Гол фокусын зайн урвуу хэмжигдэхүүнийг линзийн оптик хүч (D) гэнэ.
D=1/f
Нэг метр фокусын зайтай линзийн оптик хүчийг оптик хүчний нэгж болгон авч диоптри (D) гэж нэрлэдэг.
Сарниулагч линзийн цуглуулагч линзээс ялгагдах гол ялгаа нь хуурмаг фокусын зайтай байдагт оршино. Сарниулагч линзийн гол оптик тэнхлэгт параллелаар тусч сарних цацрагуудыг туссан тал уруу нь үргэлжлүүлэн дүрсэлбэл түүний хуурмаг фокус дээр цугларна. Сарниулагч линзийн хувьд а,в нь сөрөг байх тул /1/ томъёог ашиглан цуглуулагч ба сарниулагч нимгэн линзийн фокусын зайг тодорхойлж болох ажээ.
Гүйцэтгэх дараалал:
Цуглуулагч линзийн гол фокусын зайг тодорхойлохдоо:
Оптик суурь дээр гэрэлтүүлэгч, бие (тор), шинжлэх линз, дэлгэцийг тогтооно.
Оптик суурь дээр тор, дэлгэц хоёрыг нэлээд хол зайтай байрлуулан дунд нь линзээ тавина. Ингэхдээ тор, линз, дэлгэцийн төв нэг шулууны дагуу байхаар өндөр намыг нь тохируулна.
Линзийг хөдөлгөн дэлгэц дээр биет (тор)-ийн хамгийн тод (томорсон буюу жижгэрсэн) дүрсийг гарган аваад оптик суурийн хуваариар а ба в зайг 0.5 мм хүртэл наийвчлалтай тоолон авч хүснэгтэд бичнэ.
/1/ томъёогоор линзийн фокусын зайг бодож олно.
Дэлгэцийг хөдөлгөн байрлалыг нь өөрчилж дээрхийн адил хэмжилтийг 3-5 удаа хийж, а,b-ын утгыг хүснэгтэд бичин, f-ыг хэмжилт бүрд тодорхойлно.
f-ын хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг олно.
Линзийн оптик хүчийг /2/ томъёогоор тодорхойлж диоптригоор илэрхийлнэ.
3-р зураг
1-р хүснэгт
N a б fI fgI fI
1
2
3
4
5
Сарниулагч линзийн гол фокусын зайг тодорхойлохдоо:
Сарниулагч линз хуурмаг фокустай байна. Гэхдээ цуглуулагч линзээр гаргаж авсан биетийн бодит дүрсийг, сарниулагч линзийн биет болгон хэрэглэн фокусын нь байрлалыг тодорхойлж болох юм.
Биетийн дүрсийг цуглуулагч линз В-ээр D байрлалд байгаа дэлгэц дээр гарган авчээ. Хэрэв эерэг (цугуулагч) линз ба дэлгэцийн хооронд сарниулагч линз С-ийг тавибал биетийн дүрс В линзээс холдон E байрлалд очно.
Сарниулагч линз С-гээс дэлгэцийн эхний байрлал D хүртлэх зай а=CD, хоёр дахь байрлал E хүртлэх зай b=CE-ийг хэмжиж аваад /1/ томъёогоор линзийн фокусын зайг олно.
Сарниулагч линзийн хувьд а ба b нь хоёул сөрөг гарахыг анхаараарай.
4-р зураг
Оптик суурь дээр тор, цуглуулагч линз, дэлгэцийн төвийг нь тохируулан байрлуулна.
Дэлгэцийг хөдөлгөн тор (бие)-ийн тод дүрсийг гарган аваад суурийн хуваариар дэлгэцийн байрлал D хүртлэх зайг хэмжиж авна.
Дэлгэц, цуглуулагч линз хоёрын хооронд сарниулагч линз С-ийг тавьж дэлгэцийг холдуулан (сарниулагч линзийг бас хөдөлгөж болно) торын тод дүрсийг дэлгэц дээр дахин гаргаж, суурийн хуваариар сарниулагч линзийн байрлал С, дэлгэцийн шинэ байрлал Е хүртлэх зайг тус тус хэмжиж авна. Хэмжиж олсон утгыг 2-р хүснэгтэд бичнэ.
2-р хүснэгт
¹ D-ийн байр С-ын байр Е-ын байр a[см] b[см] f[см] fg[см] f[см]
1
2
3
4
5
а ба b-ын тэмдгийг анхааран /1/ томъёогоор сарниулагч линзийн фокусын зайг тодорхойлно. Сарниулагч линзийг янз бүрээр байрлуулан хэмжилтийг 3-5 удаа хийж, хэмжилт бүрд f-ыг олж, эцэст нь дундаж (fд)-ыг гаргана.
f1-ын хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг тодорхойлно.
Линзийн оптик хүчийг /2/ томъёогоор тодорхойлж, диоптригоор илэрхийлнэ.
Шалгах асуулт:
Нимгэн линз гэж юу вэ?
Цуглуулагё ба сарниулагч линзийн ялгаа юм вэ?
Линзийн гол фокусын зай ба фокусын хавтгайг хэрхэн олох вэ?
Линзийн оптик хүч юуг илэрхийлэх вэ?
Линзийг ямар зорилгоор юунд ашиглах вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:14
Шилний хугарлын илтгэгчийг микроскопоор тодорхойлох
Зорилго: Үзэгдэх гэрэлд шилний абсолют хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох.
Хэрэглэгдэх зүйлс: МБИ ба МБУ маягийн биологийн микроскоп, микрометр, гэрэлтүүлэгч, шилэн ялтсууд.
Онолын үндэс:
Хоёр орчны зааг дээр гэрэл тусахад гэрлийн долгионы зарим хэсэг нь тарах чиглэл ба хурдаа өөрчлөн хоёрдугаар орчинд нэвтрэн орно. Хоёр орчны зааг дээр гэрэл хугарах хуулийг томъёолбол:
Тусгалын өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синуст харьцуулсан харьцаа нь тухайн хоёр бодисын хувьд тогтмол хэмжигдэхүүн байна.
Sini/sinr=n21 /1/
Үүний i –тусгалын өнцөг, харьцангуй хугарлын илтгэгч хэмээн нэрлэгдэх n21
нь тухайн хоёр орчинд гэрэл тарах хурдны харьцаагаар тодорхойлогдоно.
n21=v1/v2 /2/
Тухайн орчинд гэрэл тарах хурдыг вакуумд тарах хурдтай харьцуулсан хугарлын илтгэгчийг абсолют хугарлын итгэгч (n) гэнэ.
n=C/v /3/
Үүнд С-вакуум дахь гэрлийн хурд, v-тухайн орчин дахь гэрлийн хурд. (2),(3)-ыг анхаарвал хугарлын хууль (1) нь дараах хэлбэртэй болно.
Sini/sinr=n2/n1 /4/
n1 ба n2 –нэг ба хоёрдугаар орчны хугарлын (абсолют) илтгэгч.
Хоёр хавтгай гадаргаар хязгаарлагдсан тунгалаг орчин (жишээ нь шилэн ялтас) авч үзье. Ялтасны зузаан нь d бөгөөд хэрэв ялтсын дээд талаас микроскопоор харвал доод талын гадарга NN дээр зурсан дүрс дээш өргөгдөн N’ N’ түвшний байрлалд байгаа юм шиг харагдана.
Тунгалаг ялтасны NN дээрх ямар нэгэн А цэгээс гарч ажиглагчийн нүдэнд тусч байгаа хоёр туяаг авч үзье. Тохиромжтойг бодож хугаралгүйгээр гадаргад нормалиар явж байгаа нэг туяа АВК-г авбал ACL туяа нь саяын туяатай i ба r өнцөг үүсгэнэ. Зураг дахь i ба r өнцөг нь ACL туяаны С дээр тусах ба хугарах өнцөг юм. Хугарсан туяа CL –ын үргэлжлэлтэй АВ туяаны огтлолцох цэг АI бол А цэгийн хуурмаг дүрс юм. АI –тэй адилхан бүх цэг нийлээд ялтсын доод гадарга NN-ийн хуурмаг дүрс N’ N’ –ийг үүсгэнэ.
1-р зураг
Зургаас үзвэл ялтсын санагдах зузаан dI= AI B нь жинхэнэ зузаан d=AB –аас бага байна. Өөрөөр хэлбэл NN хавтгай а хэмжээгээр дээш өргөгдсөн байна. Энэхүү хуурмаг өргөлтийн хэмжээ а, ялтсын бодит зузаан d ба санагдах зузаан dI, ялтсын хугарлын илтгэгч n-ийн хоорондох хамаарлыг олъё. C нь BC гэсэн ерөнхий катеттай гурвалжингууд юм.
-ээс
/4/
C-ээс
/5/
(28) ба (29) томъёоны баруун хэсгүүдийг тэнцүүлэн бичвэл:
d1tgi=d tgi
болж, эндээс:
d/d1=sinr/sini /6/
Өнцгүүдийн хэмжээ бага тул tgi sini, tgr sinr. Иймд:
LCA туяаны хувьд С цэгт хугарлын хууль;
Sin r/sin i=n /7/
болно. Учир нь нэгдүгээр орчин нь агаар (n1=1) нь ялтсын хугарлын абсолют илтгэгч (n2=1) ба томъёог жишиж үзвэл хугарлын илтгэгч:
n=d/d1 буюу n=d/d-a /8/
Учир нь d1=d-a байдаг. Ийнхүү d ба d-ийг, эсвэл d ба а-ыг хэмжин тодорхойлж ялтсын материалын хугарлын илтгэгчийг олж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Шинжлэх шилэн ялтсын дээд, доод гадарга дээр зураас (харилцан перпендикуляр байхаар) гаргах буюу бэхээр тэмдэг тавина. Хэмжилтийн алдааг зурвал ялтсын дээд гадарга дээр бэхээр перпендикуляраар огтлолцох хоёр шугам татаж болно.
Микроскопын харах талбайн төвд хоёр зураасын огтлолцол таарч байхаар ялтсыг байрлуулаад микроскопыг фокуслан дээд гадарга дээрх зураас (В)-ын тод дүрсийг гаргана. Нарийн фокусыг микрометрийн хүрдээр тааруулаад түүний хуваариар микроскопын хоолойн эхний байрлал m1-ыг тэмдэглэж авна.
Ялтсыг хөдөлгөхгүйгээр доод гадаргад татсан зураас А-ын хамгийн тод дүрсийг гартал микрометрийн хүрдийг зөв эргүүлнэ. Тэгээд хүрдийн бүтэн эргэлтийн тоог 50 иар үржүүлж дээр нь хагас эргэлтийн хуваарийн эргэлтийн тоог нэмж авна. Энэ нь микроскопын хоолойн хоёр дахь байрлал m2 болно.
Ялтсын санагдах өргөн dI –ыг dI=c0(m2-m1) томъёогоор олно. Ихэнх микроскопод С0=0.002 мм байдаг.
Шилний зузаан d-г микрометрээр хэмжинэ.
d ба m1 m2-ийг хэд хэдэн давтан хэмжих дүнг 1-р хүснэгтэд бичиж, /8/ томъёогоор хугарлын илтгэгч n-ыг тодорхойлно.
Шалгах асуулт:
Микроскоп физик зарчмыг тайлбарлан, биетийн дүрс хэрхэн үүсдэгийг тайлбарла. /2-р зураг/
Бодисын хугарлын илтгэгч гэж юу вэ?
Гэрлийн хугарлын хуулийг томъёолно уу?
Микроскопоор шилний зузааныг хэрхэн тодорхойлох вэ?
2-р зураг
1-р хүснэгт
¹ d1=c0(m2-m1) d n
ng+ n
1
2
3
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил :15
Гэрлийн долгионы уртыг дифракцын тороор тодорхойлох
Зорилго: Энэ ажилд олон завсрын системээс (дифракцын торноос) үүсэх дифракцын үзэгдэлтэй танилцаж, дифракцын тороор спектр тус бүрд харгалзах гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс : Гулгагч тавиурууд бүхий оптик суурь, дифракцын тор, гэрлийн үүсгүүр, голдоо нарийхан завсар бүхий миллиметрийн хуваарьтай шугам.
Онолын үндэс :
Цахилгаан соронзон долгион- гэрэл нь нүдэнд үзэгдэх 7 өнгийн (улаан, улбар шар, шар, ногоон, цэнхэр, хөх, ягаан) спектрээс бүрдэнэ. Эдгээр өнгийн цацрал бие биеэсээ зөвхөн долгионы уртаар (давтамжаар) ялгагддаг.
Хоорондоо ижил зайд ойрхон байрласан ижил өргөнтэй олон тооны параллель завсрын систем –дифракцын тор нь гэрлийг спектр болгон задалдаг ихээхэн дэлгэрсэн хэрэгсэл юм. Дифракцын тор олон янз байх ба энэ ажилд зураас татагч тусгай машинаар 1мм зайд ижил зайтай олон зураас гаргах аргаар хийсэн шилэн ялтас – дифракцын торыг ашиглав.
1-р зураг
d=a+b .Торын тогтмол d, нэгж уртад гаргасан зураасын тоо той дараахь хамааралтай:
(1)
Дифракцын торон дээр монохромат (нэг өнгийн ) багц гэрлийг эгцээр тусгавал хоорондоо дифракцлан тунгалаг завсаруудаас бүх чиглэлд (урагш) тарна. Гэрлийн туяа замд тохиолдох саад (торын зураасууд)-ыг тойрон гарах үзэгдэл- дифракцын торноос гарч байгаа туяануудын замд цуглуулагч линз тавихад түүний фокусын хавтгай дээр дифракцын зураг (тод бүдэг зураасууд) гарна. Торын янз бүрийн завсарт харгалзах цэгүүдээс ирсэн когерент туяанууд интерференцэлсний үр дүнд ийнхүү дифракцын үзэгдэл болжээ.
Интерференцийн максимум буюу минимум үүсэх нь завсруудын харгалзах цэгүүдээс ирэх хос туяаны оптик замын ялгаанаас хамраана. (зураг)
Зургаас үзвэл нэг ба хоёрдугаар туяаны замын ялгаа нь
(2)
байна.
Тор дээр тусаж байгаа гэрлийн долгионы уртыг -аар тэмдэглэвэл гол максимумын үүсэх нөхцөл нь:
(3)
Тусаж байгаа долгионы уртыг (3) томъёоноос олбол:
(4)
Дээрх томъёоноос үзвэл трын тогтмол d мэдэгдэж байвал n дүгээр эрэмбийн гэрэлт шугам (спектр)-д харгалзах багц гэрэл ба торын хавтгайд нормаль туяаны хоорондох өнцөг ыг хэмжснээр гэрлийн долгионы урт ыг тодорхойлж болох нь байна.
Хэрэв торыг цагаан гэрлээр гэрэлтүүлбэл n=0 утга бүрд дифракцын өнцөг янз бүрийн уртад өөр өөр байна. Иймд цагаан гэрэл олон өнгийн спектрт задардаг ажээ. Энэ тохиодолд нэг тодорхой спектр шугамын долгионы уртыг тодорхойлохдоо гэрэл шүүгч хэрэглэх нь тохиромжтой.
Оптик суурь дээр голдоо нарийн завсар бүхий хуваарьт шугамыг гулгагч тавиурт бэхлэн тогтооно. Шугам оптик суурьт хөндлөн хэвтээ чиглэлтэй байна. Шугамын өмнө нь өөр нэг тавиурт дифракцын торыг бэхэлж байрлуулахдаа торын зураасууд шугамын нарийн завсартай параллель байх ёстойг анхаарна. Мөн хуваарьт шугам, торын хавтгай хоёрыг яг параллелиар, яг нэг ижил өндөрт байрлуулах хэрэгтэй. Завсрын нөгөө талд оптик суурь дээр байрлах гэрэл үүсгэгчээс гарах параллель багц туяа завсрыг гэрэлтүүлнэ.
Торыг нэвтрэн гарахдаа гэрэл анхныхаа чиглэлээс өнцгөөр хазайсан ВС туяа А цэгээс гарсан мэт харагдах тул энэ өнцгийн хэмжээг ээс олбол болно.
Практикт өнцгө y маш бага тул :
(5)-ыг (4)- т орлуулбал гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлох томъёо гарна:
(6)
Ерийн торны 1мм-д гаргасан зураасны тоо хэдэн зуу хүрдэг. Торын зурагдаагүй үлдсэн тунгалаг зурвас завсар (өргөн нь-а) нь гэрлийг нэвтрүүлж, зураас (өргөн нь -в) нь түүнийг буцааж ойлгодог. Дифракцын торын зураас, зурвас хоёрын нийлбэрийг торын үе үе буюу тогтмол гэнэ:
Гүйцэтгэх дараалал :
Оптик суурь дээр гэрлийн үүсгүүр, шүүгч шил, шугам, торыг дээр зааснаар байрлуулан эдгээрийн байрлалыг (гулгагч тавиурыг хөдөлгөн) өөрчлөн тод спектр гарган авна. Спектрийг завсраас эхлэн дугаарлана. (n=0,1, 2…гм). Тэгээд OA буюу завсраас n дүгээр спектр хүртэлх зайг шугамын хуваариар OB буюу завсар , тор хоёрын хоорондох зайг суурийн хуваариар тус тус хэмжиж авна. N ба OB зайг өөрчлөн хэмжилтийг хэд дахин давтан үйлдэнэ.
Дараа нь шүүгч шилийг сольж өөр өнгийн гэрлийн спектрийг түрүүчийн адил гарган авч OAба OB –ийг хэд хэдэн удаа (n ба OB-г өөрчлөн) хэмжинэ. Энэ мэтээр бүх хэмжилтийг дараалан хийнэ.
Хэмжилт бүрийн дүнг хүснэгтэд тэмдэглэж авна.
Хэмжилт бүрд олсон OA ба OB-ын утга болон d, n –ын зохих утгыг (6) томъёонд орлуулан гэрлийн долгионы уртыг бодож гаргана.
Хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг олно.
N d n OA OB
Шалгах асуулт
Гюйгенс-Френелийн зарчим гэж юу вэ?
Гэрлйин дифракцын мөн чанарыг тайлбарла
Ямар долгионуудыг өөр хоорондоо когерент байна гэж хэлэх вэ?
Интерференцийн үзэгдэл ба максимум, минимумын нөхцлийг томъёол
Гэрлийн дифракцын үзэгдлийг ямар төхөөрөмжөөр ажиглаж болох вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил: 16
Сахарын уусмалын концентрацыг сахариметрээр тодорхойлох
Зорилго: Сахарын уусмалын концентрацыг сахариметр ашиглан тодорхойлж сурах
Хэрэглэгдэх зүйлс: Сахариметр, концентрац нь мэдэгдэх болон үл мэдэгдэх уусмалууд, хоолой
Онолын үндэс:
Гэрлийн цацраг бодисоос ойх ба түүнд хугарахдаа туйшлирдаг. Харин Брюстерийн хууль биелэсэн нөхцөлд бүрэн туйлширна. Гэрэл Исландын жүнш, турмалин, кварц мэтийн тунгалаг кристаллаар нэвтрэхдээ туйлшран хос туяа болно. Энэ хос туяаны нэгийг нь ерийн, нөгөөг нь ерийн биш гэнэ. Практикт туйлшмрсан туяаг николийн призмээр хол салгах хэрэгтэй болдог. Гэрэл туйлшруулагч, туйлшрал шалгагч хавтага хоёрын оптик тэнхлэгүүд паралелль байвал туйлширсан гэрэл шалгагчхавтагаар бүрэн нэвтрэн гарна. Харин оптик тэнхлэгүүд перпендикуляр байвал анализатораар гэрэл нэвтрэхгүй. Туйлширсан гэрлийн цахилгаан вектор байрлах хавтгайг хэлбэлзлийн хавтгай , түүнд перпендикуляр хавтгайг тулшралын хавтгай гэнэ. Зарим тунгалаг бодис туйлшралын хавтгайг эргүүлэх чадвартай байх ба тийм биетийг оптикийн хувьд идэвхт бодис гэнэ. Хэрэв туйлшруулагч ба шалгагч хавтагын хооронд кварц хавтагыг оруулбал энэ нь туйлшралын хавтгайг эргүүлдэг болохыг шалгагчаар ажиглаж болно. Сахар, шээс, липид уургийн уусмалууд ийм шинж чанартай.
Хатуу бодисын хувьд туйлшралын хавтгайн эргэлт түүний зузаан l-аас хамаарах бөгөөд харин уусмалын хувьд зузаанаас гадна концентрац с-аас хамаарна. Тухайлбал с(г/см3) концентрацтай шингэн, туйлшралын хавтгайг
φ=αcl (1)
өнцгөөр эргүүлдэг ажээ (1-р зураг). Үүнйи α-хувийн эргэлт, l-уусмал бүхий хоолойн урт, l=1дм зузаан, с=1г/см3 концентрацтйа 200С –д байгаа уусмал туйлшралын хавтгайг эргүүлж чадах өнцгийн хувийн эргэлт гэх ба энэ нь бодис бүрт тогтмол байдаг.
Сахарын уусмалын концентрацийг тодорхойлоход зориулсан багажыг сахариметр гэх бөгөөд хагас сүүдэрлэгч поляриметр буюу сахариметрийн бүдүүвчийг 1-р зурагт үзүүлэв.
1-р зураг
S-гэрлийн үүсгүүрээс гарсан гэрлийн шүүлтүүр Ш-ээр нэвтэрсэн монохромат гэрэл А1 цуглуулагч линзээр нэвтэрч параллель багц болон гарна. Гэрэл Т туйлшруулагчаар нэвтрэхдээ бүрэн туйлширч нарийхан К кварц хавтгайд туссанаар кварц хавтгайд жигд гэрэлтэнэ. Хэрэв С савыг сахарын уусмалаар дүүргэн шалгагчаар (анализатор) –аар харахад гэрэлтэлт нь өөрчлөгдөх бөгөөд энэ нь сахарын уусмал гэрлийн туйшралын хавтгайг эргүүлсний үр дүн юм. Ямар өнцгөөр эргүүлснийг шалгагчийн эргэсэн өнцгөөр олно.
1-р зургийн а-р зурагт үзүүлсэн багажинд А гэсэн поляриод, Об-объетив, Ок –окулярыг дайхч гарсан гэрэл хоорондоо эрс ялгарсан гурван хэсэг болсныг 1-р зурагийн б-гээс харж болно. Торуулбал энэхүү харах талбайн хоёр захын гэрэлтэй хэсэг нь кварц хавтгаар хаагдаагүй хэсэгт харгалзана. Харин голын харанхуй хэсгийг шалгагчаар нэвтэрсэн гэрлийн туйлшралын хавтгайг кварц тодорхой өнцгөөр эргүүлсний улиаас эрчим нь буурсанаар тайлбарладаг байна.
Гүйцэтгэх дараалал:
Сахариметрийг гэрэлтүүлэгчийг хэлхээнд залгаж Л2 лнизээр кварц хавтгайг жигд нэг өнгийн гэрэлтэй болтол шалгагчийг эргүүлж тохируулна. Шалгагч холбоотой хүрд дээрх дугуй наниусын заалтаар тэг цэгийг тэмдэглэнэ.
С савыг концентрац иь мэдэгдэж байгаа схарын уусмалаар дүүргэж шалгагчаар харахад кварц жигд гэрэлтэн өөрчлөгдсөнийг наниусын заалтын эргэлтийн өнцөг φ-ээр олно. Сахарын хувийн эргэлтийг 1-томъёонд орлуулан бодож гаргана. Уусмалын зузаан l-ыг шугамаар хэмжинэ.
С саванд байгаа сахарын уусмалаа юүлэн авч нэрмэл усаар зайлж цэвэрлээд үл мэдэгдэх концентрацтйа сахарын уусиалаар дүүргэж өмнөхийн адил үйлдлээ давтан сахарын уусмалын концентрацыг олно. Хэмжилтийг 3-4 удаа давтан хйиж дундаж утга, алдааг олно.
Шалгах асуулт:
Туйлшарсан ба тулшраагүй гэрлийн ялгааг хэлнэ үү?
Брюстерийн хуулийг томъёолно уу?
Ерийн ба ерийн биш туяаны ялгаа, онцлог юу вэ?
Поляриод гэж юу вэ? Түүнийг юунд ямар зорилгоор ашигладаг вэ?
Николийн призм гэж юу вэ?
Хагас сүүдэрлэгч поляриметрийг юунд хэрхэн ашигладаг вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Зорилго:
Цахилгаан статик орныг туршлагаар судлан ижил потенциалт гадаргаарх потенциалын түгэлтийг, хүчний шугамаар цахилгаан орны хүчлэгийг дүрслэн үзүүлнэ.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Цахилгаан тусгаарлагч материал органик шилээр хийсэн 50х40х8 см хэмжээтэй сав, ус, электродын цуглууулагч (хавтгай, дугуй), тэг гальванометр (микроамьперметр), шулуутгагч 6V, реостат 30 Ом (200 сантиметр), вольтметр 5V, эсэргүүцлийн хайрцаг р33 (12 сантиметр), түлхүүр, электрод, холбогч утас, уахилгаан орны потенциалын түгэлтийг зурах миллиметрийн хуваарьтай цаас.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэл нь цахилгаан статик орноор дамжина. Ямар нэгэн цэгт цахилгаан цэнэг байвал түүний орчимд цахилгаан орон байх ба энэ оронд ямар нэгэн цэнэг буюу цэнэгтэй бие оруулбал түүнд орны зүгээс тодорхой хүч үйлчилнэ. Цахилгаан орны шинж чанар ба тоон утгыг нэгж эерэг цэнэгт үйлчлэх хүчтэй тэнцүү физик хэмжигдэхүүн – хүчлэгээр тодорхойлдог билээ.
Е=F/q
Үүнйи q –гаднаас тухайн цэнэгт оруулсан цэнэгийн хэмжээ, F-орныг үүсгэж байгаа цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүч. Q ба q цэгэн цэнэг хоорондоо r зйад оршино гэвэл харилцан үйлчлэлийн хүч нь Кулоны хуулиар илэрхийлэгдэнэ.
F=k*(q*Q/r2)
Хүчний шугамаар цахилгаан орныг графикаар дүрсэлж болох ба цахилгаан орон доторх цэг бүрийн хүчлэгт шахагчаар (шүргэгчээр) татсан шугамыг хүчний шугам гэдэг.
Мөн цахилгаан орныг энергийн хувьд тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн-потециал нь орны тухайн цэгээг нэгж (+) цэгэн цэнэгийг хязгааргүйд шилжүүлэхэд хийх ажлаар тодорхойлогддог бол ажил А нь хоёр цэнэгийн хоорондох потенциалын ялгавар байдлаар тодорхойлогдоно.
A=k*q*Q*(1/r1-1/r2)=Q*(U1-U2)=Q*(φ1-φ2)
Тухйан цэгээс ижил зайд орших ижилхэн потенциалтай олон цэгүүдийн геометр байрыг эквипотенциалт (ижил потенциалт) гадарга гэнэ.
Цахилгаан статик орны потенциалын түгэлтийг тодорхойлохдоо саванд буй дамжуулагч орчин –шигнэнийг хэрэглэдэг. Тухйалбал бааг хэмжээтэй жирийн металл электродыг дамжуулагч орчинд оруулахад түүний потенциал нь тэр цэгийнхэээ потенциалтай тэнцэнэ. Цахилгаан статик багажийг бодвол ашиглахад хялбар гүйдэл хэмжигч багажийг энэхүү электродтой холбон уг орныг судалж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Лабораторийн ажлыг гүйцэтгэх заавартай нарийвчлан танилцаж онолын мэдлэгтэйгээ холбон бататгана.
Ажилд хэрэглэгдэх багаж хэрэгсэлтэйгээ 1-р зурагт үзүүлсэн схемийн дагуу угсарч шалган хэлхээнд залгана.
Схемд аккумлятор ба шулуутгуураас 2-3В хүчдэл өгч, R-реостатын гулгуурыг шилжүүлэн саванд дүрсэн электрод Z-д өгөх хүчдэлийг 0,3В –ээр ахиулан 5-6 удаа
хэмжилт хийн хүснэгтэд электродуудын х, у координатыг тэмдэглэж авна. Нэг хэмжилтийг гурваас доошгүй удаа хийнэ.
1-р зураг
Ижил потенциалт цэгүүдийг савны ёроолын хуваарь дээр заасан утгуудыг авч, цаасан дээрх хуваарь дээр тэмдэглэж, ижил потенциалт гадаргыг зур.
Үүний дараа уг цаасан дээрээ судалж буй цахилгаан орны хүчнйи шугамыг зурж үзүүлнэ.
Хийсэн лабораторийн ажлаа дүгнэн бичнэ.
U 0.3 0.6 0.9 1.2 1.6 1.8
Координат
байрлал x y x y x y x y
II 1
2
3
OO 1
2
3
IOI 1
2
3
OI 1
2
3
Шалгах асуулт:
Цахилгаан статик орны тодорхойлолтыг гаргана уу?
Цахилгаан статик орныг тодорхойлдог үндсэн хэмжигдэхүүнүүдийг нэрлэнэ үү?
Цахилгаан орны хүчний шугам ба ижил потенциалт гадарга гэж юу вэ?
Хүчний шугам ижил потенциалт гадаргад үргэлж нормалаар чиглэдэгийн учир юу вэ?
Цахилгаан статик орны хүчлэгийг шууд хэмжихэд яагаад бэрхшээл гардаг вэ?
Цахилгаан статик орныг судлах электролиз савны аргын мөн чанар юунд орших вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:10
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
Зорилго: Трансформаторын бүтэц, хийцтэй танилцан, түүний трансформацлах коэффициент, ашигт үйлийн коэффициент, чадлыг тодорхойлоход оршино.
Хэрэглэх зүйл: 220 В хүчдэлийг бууруулах трансформатор, 5А хүртэл хувиартай амперметр, 800В хүртэл хязгаартай жигд хуваарьтай вольтметр, 7-10А гүйдэл даах реостат, 10А хүртэл хэмжих хуваарт бүхий амперметр, 40В хүртэл хэмжих вольтметр, холбох утас, түлхүүр.
Онолын үндэс:
Техникийн болон лабораторын зарим нөхцөлд аливаа генератор ба динамомашины гаргах хүчдэлээс нэлээд их хүчдэл шаардах бөгөөд ялангуяа цахилгаан энергийг алс хол дамжуулах үед өндөр хүчдэл маш чухал. Үүнд хэлхээний нийт ажил, цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба гүйдлийн хүч их болох тутам энергийн алдагдал багасна. Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч, түүнчлэн хүчдэлийг трансформатораар ихэсгэх буюу багасгаж өөрчилнө.
Трансформаторын нэгдүгээр ороомогт хэлхээг, хоёрдугаар ороомогт хэрэглэгчийг холбоно. Бүдүүн утсаар хийсэн цөөн ороодос бүхий нэгдүгээр ороомгоор гүйдэл гүйхэд битүү зүрхэвчинд хувьсах соронзон орон үүсэж, нэг ба хоёрдугаар ороомгийг нэвтрэн гарахдаа тэнд индукцийн ЦХХ үүсгэнэ.
/1/ эндээс
Үүний N1ба N2 нэг ба хоёрдугаар ороомгийн ороодсын тоо юм. Хасах тэмдэг нь нэг, хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч харилцан эсрэг фазтай болохыг заана.
Аливаа трансформаторын ажиллагааг илэрхийлэх үндсэн параметр нь түүний ашигт үйлийн коэффициент ба трансформацлах коэффициент юм. Хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан чадлыг нэгдүгээр ороомгийн цахилгаан чадалд харьцуулж процентоор илэрхийлснийг трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент гэнэ.
/2/
Соронзон индукцын шугам зүрхэвчийн хүрээнээс гадна гарснаас болж ороодсууд халах, зүрхэвчинд хуйларсан гүйдэл үүсэх, зүрхэвч соронзжих зэргээс болж байна. Трансформаторын хоёрдугаар ороомгийн хүчдэлийг нэгдүгээр ороомгийн хүчдэлд харьцуулсан харьцаа трансформацлах коэффициент:
K=U2/U1=N2/N1 /3/
Энэ нь трансформаторынхаа хийцээс хамаарна. Заримдаа трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн хэсгийг хоёрдугаар ороомог болгон ашиглах, эсвэл хоёрдугаар ороомгийн хэсгийг нэгдүгээр ороомог болгон ашиглаж болдог ба ингэж хийсэн трансформаторыг автотрансформатор гэдэг.
Гүйцэтгэх дараалал:
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ ажилд хоёр бууруулагч, нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана. Бууруулагч хоёр трансформаторыг хослуулан нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана.
Трансформаторын нэг ба хоёрдугаар ороомгийн чадал ижилхэн байхад АҮК нь гаралтанд залгасан эсэргүүцлээс хамаарахгүй, зөвхөн түүний хийцээс хамаарахыг реостатад янз бүрийн эсэргүүцэл өгч шалгана. Хоёрдугаар ороомогт холбосон хэрэглэгчийн гаралтын хүчдэлийг алгуур өөрчлөх боломжтой.
Процентоор илэрхийлсэн энэ утга 70-90% байх бөгөөд сүүлийн үеийн трансформаторт 98-99% хүрнэ.
1-р зураг
Вольтметрээр оролтын ба гаралтын хүчдэлийг хэмжиж /3/ томъёогоор К-ыг тодорхойлно.
Оролтын хүчдэлийг өөрчлөн хэмжилтийг 3-5 удаа хийж алдааг тооцно. Үр дүнг хүснэгтэд сийрүүлж бична.
1-р хүснэгт
¹ Нэгдүгээр трансформатор Хоёрдугаар трансформатор Гуравдугаар трансформатор
U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg
1
2
3
4
5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ дасгалд өмнөх дасгалын схемыг ашиглана.
Трансформатор бүрд R-ийг өөрчлөн, I2-ийн тодорхой утганд харгалзах амперметр ба вольтметрийн заалтыг тэмдэглэж аваад хүснэгтэнд бична.
Ашигт үйлийн коэффициентыг олно. Үүнд хоёрдугаар ороомогтой холбосон амперметр хэрэглэгчийн гүйдэл I2-ийг заах тул түүний тодорхой утганд харгалзах I1, U1 ба U2-ыг хэмжиж авна.
Шалгах асуулт:
Яагаад трансформаторын зүрхэвчийг цул хийдэггүй вэ?
Трансформатор нь ямар үзэгдэл дээр үндэслэдэг бэ?
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо хоёр хэлхээг саланги байлгаж хүчдэлийг хэмждэгийн учир юу вэ?
Бидний ажилд хэрэглэсэн трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент үйлдвэрт ашигладаг их хүчин чадалтай трансформаторынхаас бага байдгийн учир юу вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:11
Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг шалгах
Зорилго: 1-рт эсэргүүцэл тогтмол (R=const) байхад гүйдлийн хүч I нь хүчдэл U-ээс хэрхэн хамаардгийг, 2-рт хүчдэл тогтмол (U=const) байхад гүйдлийн хүч I нь эсэргүүцэл R-ээс яаж хамаардаг болохыг судлахад оршино.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Вольтметр, миллиамперметр, эсэргүүцлийн хайрцаг, 20 Ом-оос дээш эсэргүүцэл бүхий реостат.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгийн тодорхой зүг чиглэсэн журамтай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цэнэг шилжүүлэх ажлыг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны потенциалаар тодорхойлно. Цахилгаан статик орны тухайн цэгийн потенциал гэдэг нь нэгж эерэг цэнэгийг орны ямар нэгэн цэгээс хязгааргүй хол зайд шилжүүлэхэд цахилгаан хүчний хийсэн ажилтай тоогоороо тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм. Иймд нэгж цэнэгийг цахилгаан орны потенциалтай цэгээс потенциалтай цэгт шилжүүлэхэд хийх ажлыг гэсэн потенциалын ялгавраар илэрхийлнэ. Хэрэв дамжуулагчийн аль нэг хоёр цэгийн хооронд потенциалын ялгавар үүсгэвэл түүгээр гүйдэл гүйнэ. Дамжуулагчийн тухайн хэсгийн хүчдэл гэж нэрлээд U гэж тэмдэглэе. нэгжийн СИ системд хүчдэлийг Вольт (В) гэдэг нэгжээр хэмжих бөгөөд энэ нь 1Кл цэнэгийг шилжүүлэхэд 1Ж ажил хийх потенциалын ялгавар юм.
Дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд урсан өнгөрөх цэнэгийн хэмжээг гүйдлийн хүч гэнэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлийн хүч нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор өнгөрөх цэнэгийн өөрчлөлтөөс хугацаагаар авсан уламжлал
I=dq/dt
-аар тодорхойлогдоно. Хугацаа өнгөрөх бүр гүйдлийн хүч нь өөрчлөгдөхгүй байх гүйдлийг тогтмол гүйдэл гэнэ. Янз бүрийн дамжуулагчид нэгэн ижил хүчдэл өгөхөд түүний шинж чанараас гадна хэлдбэр хэмжээнээс хамаарч өөр өөр хэмжээтэй гүйдэл гүйдэг. Хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор гүйдлийн хүч
I=U/R
Томъёогоор тодорхойлогдоно. Үүний пропорционалын коэффициент R нь тухайн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл юм.
1-р зураг
1-р зурагт үзүүлснээр эсэргүүцлийн хайрцагт ороомог хэлбэрийн резисторуудыг зэс хавтагт бэхэлсэн байх ба уг хайрцагийн хоногт тодорхой эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл мэдэгдэхгүй болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Зургийн дагуу хэлхээг угсарна.
Хэлхээг залгахын өмнө эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Хайрцагт эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Потенциометрийн гулгуурыг хөдөлгөн хүчдлийг 0-6 В хүртэл нэг Вольтоор өөрчилж, гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажиглана.
Нэг вольт тутамд вольтметрийн ба миллиамперметрийн заалтыг 1-р хүснэгтэд бичиж I=f(U) функцийн графикийг байгуулна.
Эсэргүүцлээс хамаарч гүйдлийн хүч хэрхэн өөрчлөгддөг болохыг судлахын тулд хүчдлийг тогтмол байлган эсэргүүцлийг 20-100 Ом хүртэл өөрчлөөд гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажигла. Хайрцагт эсэргүүцэл ба миллиамперметрийн заалтыг 2-р хүснэгтэд бичээд функцийн графикийг байгуулна.
Хэмжилтийнхээ утгуудыг /2/ томъёонд орлуулан тавьж I=f(R) хамаарлын онолын графикийг байгуулна. Энэ утгаа онолоор олсон утгуудаар байгуулсан графиктай жишнэ.
Гүйдлийг болон хүчдлийг хэмжихэд гарсан харьцангуй алдааг:
Томъёогоор бодож олно.
Шалгах асуулт:
Цахилгаан гүйдэл гэж юуг хэлэх ба түүнийг ямар ямар хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг вэ?
Цахилгаан гүйдэл үүсэх зайлшгүй ба хүрэлцээтэй нөхцлийг томъёолно уу?
Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл гэж юу вэ? Ямар нэгжээр хэмжих вэ?
Тогтмол гүйдлийн Омын хуулийг тайлбарла.
Лабораторын ажилд хэрэглэсэн схемийг тайлбарла.
R=const байхад гүйдлийн хүч I хүчдэл U-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
U=const байхад гүйдлийн хүч I эсэргүүцэл R-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:12
Цахилгаан энергийн дулааны эквивалентыг тодорхойлох
Зорилго: Халаагуурт өгсөн цахилгаан гүйдлийн энерги түүний дулааны үйлчлэлийн улмаас ус халаах дулааны энергид шилжих процессыг ашиглан энэхүү энергийн дулааны эквивалентыг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Тогтмол гүйдлийн үүсгүүр, реостат, термометр, вольтметр, амперметр, секундомер, халах мушгиа утас, түлхүүр, мензурк.
Онолын үндэс: Цахилгаан энерги нь бусад хэлбэрийн энергид хялбархан шилжинэ. Ийм шилжилтийн хэмжүүр нь гүйдлийн ажил юм. Өөр хэлбэрийн энергид хувирч буй цахилгаан энергийн ерөнхий хэмжээ нь хэлхээний эсэргүүцлийг давах гүйдлийн ажил ба битүү хэлхээн дэх урвуу цхх-ний эсрэг хийх ажлын нийлбэртэй тэнцүү байдаг.
Хэлхээний хэсэг дэх гүйдлийн ажил W=Uq бөгөөд q-ыг хэмжихэд төвөгтэй тул q=I гэж авбал
W=UI /1/
гарна. Энэ томъёогоор ямар хэлбэрийн энергид шилжихээс үл хамааран хэлхээний хэсэг дэх цахилгаан гүйдлийн бүрэн ажлыг тодорхойлно.
Цахилгаан энерги гүйдлийн зөвхөн дулаан үйлчлэл болон хувирч байгааг тооцоолж болох юм. Үүнд хэлхээний хэсгийг халаахад зарцуулах гүйдлийн ажил нь хүчдлийн уналтыг энэ хэсгээр урсан өнгөрч буй цэнэгийн тоо хэмжээгээр үржүүлсэн үржвэртэй тэнцүү:
W=IR буюу W=I2R /2/
Ер нь цахилгаан энерги дулаан болон хувич байвал /1/ ба /2/ томъёоны алиныг ч хэрэглэсэн болно.
Цахилгаан энерги дулаан болон хувирч байвал /1/ ба /2/ томъёоны алиныг ч хэрэглэсэн болно.
Цахилгаан гүйдэл гүйхэд цахилгаан орны үйлчлэлээр дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом молекултай мөргөлдсөнөөс буюу харилцан үйлчлэлд орсны улмаас дамжуулагч халдаг билээ. Ингэж ялгарсан дулааныг Джоулын дулаан гэнэ.
Гүйдлийн дулааны үйлчлэлийг оросын физикч Э.Х.Ленц, английн эрдэмтэн Р.Джоуль нар тус тусдаа судалж, хэлхээний хэсэгт зарцуулсан цахилгаан энерги Q (жоулаар) ба ялгарсан дулааны W (калориар) хоорондох холбоог дараах байдлаар тогтоосон тул Джоуль-Ленцийн хууль гэж нэрлэх болсон.
Q=kW /3/
Үүний k=Q/W-гэсэн коэффициентыг цахилгаан энергийн дулааны эквивалент хэмээн нэрлэдэг.
Туршлага дээр устай калоритетрт буй мушгиа утсыг хэлхээний хэсэг болгон авах бөгөөд үүгээр цахилгаан гүйдэл гүйхэд ялгарсан дулаан Q нь ус ба калориметрийг халаана.
Q=(cm+ )(t20-t10) /4/
Үүний m-усны масс (r), c=кал/град нь усны хувийн дулаан багтаамж, t20 ба t10 калориметр дэх усны анхны ба эцсийн температур, калориметрийн тогтмол бөгөөд үүнийг тодорхойлохдоо калориметр, хутгуур, термометр зэрэгт өгөх дулааныг тухайн багаждаа урьдчилан тооцоолж гаргасан байвал зохино.
Зарцуулсан цахилгаан энерги IR ба ялгарсан дулаан (cm+ )(t20-t10) утгыг /5/ томъёонд орлуулан тавьбал цахилгаан энергийн дулааны эквивалент:
k=(cm+ )(t20-t10)/IR /5/
Гүйцэтгэх дараалал:
Цэвэр усны масс m-ийг мензуркээр хэмжих калориметрт юүлнэ.
Зурагт үзүүлсэн ёсоор хэлхээг холбож, реостатаар гүйдэл I-ийг тодорхой хэмжээнд тохируулна.
Усыг сайтар хутгаж эхний температур t10-ыг хэмжиж авна.
Хэлхээг холбохдоо цаг буюу секундомерийн заалтыг тэмдэглэн авна.
Хэмжилтийн үед амперметрийн заалт I ба вольтметрийн заалт U-ыг тодорхой утганд реостатаар тохируулан байлгана.
Усыг байсхийгээд хутгаж байх бөгөөд хэмжилт эхэлснээс хойш 20 минут орчим болгоод хэлхээг тасалж цагаа тэмдэглэнэ. Хэмжилт хийсэн хугацаа -ыг тэмдэглэн авсан эхний ба эцсийн цагийн зүүний заалтаар авна.
Усыг хутгаж халсан үеийнх нь температур t20– ыг хэмжинэ.
Хэмжиж олсон I, U, m, , t20-t10, -ын утгыг /5/ томъёонд орлуулан тавьж цахилгаан энергийн дулааны эквивалент к-ыг бодож, нэгжийг нь калори/жоул –иар гаргана.
Шалгах асуулт:
Цахилгаан гүйдлийн ажлын тодорхойлолтыг гаргана уу?
Дамжуулагчаар гүйдэл гүйх үед ялгарах дулааныг тодорхойлно уу?
Цахилгаан энергийн дулааны эквивалент гэж юу вэ?
Джоуль-Ленцийн хуулийн физик утгыг тайлбарлана уу?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:13
Цуглуулагч ба сариулагч линзийн гол
фокусын зайг тодорхойлох
Зорилго: Төвлөрсөн оптик системийн тухай ойлголтоо бататгах, линзийн фокусын зай, гол хавтгайн байрлалыг тодорхойлох.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Гулгагч тавиур бүхий оптик суурь, гэрлийн үүсгүүр, тор, хоёр тал нь гүдгэр ба хотгор линз.
Онолын үндэс: Хоёр бөмбөрцөг гадаргаар хязгаарлагдсан тунгалаг биетийг (нэг гадарга нь хавтгай ч байж болно) линз гэнэ.
1-р зураг
Энд АВ гол оптик тэнхлэг, С1 ба С2 гадаргын муруйлтын төв.
2-р зураг
Гол оптик тэнхлэгийн дагуу авсан, линзийн зузаан буюу хоёр хацрын хоорондох зай нь гадаргынхаа муруйлтынхаа радиус (R1 ба R2)-аас олон дахин бага байх линзийг нимгэн линз гэнэ.
Цуглуулагч (эерэг) ба сариулагч (сөрөг) нимгэн линзинд үүсэх биет (АВ-сум)-ийн дүрсийг 2-р зурагт байгуулав.
Цуглуулагч нимгэн линзний фокусын зай (f)-ыг линзийн оптик төвөөс биет хүртлэх зай (а), дүрс хүртлэх зай (в)-гээр зургийг ашиглан олох томъёо:
1/f=1/a-1/b (1)
Линзийн үндсэн тэгшитгэл (1)-ээр а ба b хэрчмийн тэмдгийг анхаарвал цуглуулагч ба сарниулагч нимгэн линзийн фокусын зайг тодорхойлж болно. Гол фокусын зайн урвуу хэмжигдэхүүнийг линзийн оптик хүч (D) гэнэ.
D=1/f
Нэг метр фокусын зайтай линзийн оптик хүчийг оптик хүчний нэгж болгон авч диоптри (D) гэж нэрлэдэг.
Сарниулагч линзийн цуглуулагч линзээс ялгагдах гол ялгаа нь хуурмаг фокусын зайтай байдагт оршино. Сарниулагч линзийн гол оптик тэнхлэгт параллелаар тусч сарних цацрагуудыг туссан тал уруу нь үргэлжлүүлэн дүрсэлбэл түүний хуурмаг фокус дээр цугларна. Сарниулагч линзийн хувьд а,в нь сөрөг байх тул /1/ томъёог ашиглан цуглуулагч ба сарниулагч нимгэн линзийн фокусын зайг тодорхойлж болох ажээ.
Гүйцэтгэх дараалал:
Цуглуулагч линзийн гол фокусын зайг тодорхойлохдоо:
Оптик суурь дээр гэрэлтүүлэгч, бие (тор), шинжлэх линз, дэлгэцийг тогтооно.
Оптик суурь дээр тор, дэлгэц хоёрыг нэлээд хол зайтай байрлуулан дунд нь линзээ тавина. Ингэхдээ тор, линз, дэлгэцийн төв нэг шулууны дагуу байхаар өндөр намыг нь тохируулна.
Линзийг хөдөлгөн дэлгэц дээр биет (тор)-ийн хамгийн тод (томорсон буюу жижгэрсэн) дүрсийг гарган аваад оптик суурийн хуваариар а ба в зайг 0.5 мм хүртэл наийвчлалтай тоолон авч хүснэгтэд бичнэ.
/1/ томъёогоор линзийн фокусын зайг бодож олно.
Дэлгэцийг хөдөлгөн байрлалыг нь өөрчилж дээрхийн адил хэмжилтийг 3-5 удаа хийж, а,b-ын утгыг хүснэгтэд бичин, f-ыг хэмжилт бүрд тодорхойлно.
f-ын хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг олно.
Линзийн оптик хүчийг /2/ томъёогоор тодорхойлж диоптригоор илэрхийлнэ.
3-р зураг
1-р хүснэгт
N a б fI fgI fI
1
2
3
4
5
Сарниулагч линзийн гол фокусын зайг тодорхойлохдоо:
Сарниулагч линз хуурмаг фокустай байна. Гэхдээ цуглуулагч линзээр гаргаж авсан биетийн бодит дүрсийг, сарниулагч линзийн биет болгон хэрэглэн фокусын нь байрлалыг тодорхойлж болох юм.
Биетийн дүрсийг цуглуулагч линз В-ээр D байрлалд байгаа дэлгэц дээр гарган авчээ. Хэрэв эерэг (цугуулагч) линз ба дэлгэцийн хооронд сарниулагч линз С-ийг тавибал биетийн дүрс В линзээс холдон E байрлалд очно.
Сарниулагч линз С-гээс дэлгэцийн эхний байрлал D хүртлэх зай а=CD, хоёр дахь байрлал E хүртлэх зай b=CE-ийг хэмжиж аваад /1/ томъёогоор линзийн фокусын зайг олно.
Сарниулагч линзийн хувьд а ба b нь хоёул сөрөг гарахыг анхаараарай.
4-р зураг
Оптик суурь дээр тор, цуглуулагч линз, дэлгэцийн төвийг нь тохируулан байрлуулна.
Дэлгэцийг хөдөлгөн тор (бие)-ийн тод дүрсийг гарган аваад суурийн хуваариар дэлгэцийн байрлал D хүртлэх зайг хэмжиж авна.
Дэлгэц, цуглуулагч линз хоёрын хооронд сарниулагч линз С-ийг тавьж дэлгэцийг холдуулан (сарниулагч линзийг бас хөдөлгөж болно) торын тод дүрсийг дэлгэц дээр дахин гаргаж, суурийн хуваариар сарниулагч линзийн байрлал С, дэлгэцийн шинэ байрлал Е хүртлэх зайг тус тус хэмжиж авна. Хэмжиж олсон утгыг 2-р хүснэгтэд бичнэ.
2-р хүснэгт
¹ D-ийн байр С-ын байр Е-ын байр a[см] b[см] f[см] fg[см] f[см]
1
2
3
4
5
а ба b-ын тэмдгийг анхааран /1/ томъёогоор сарниулагч линзийн фокусын зайг тодорхойлно. Сарниулагч линзийг янз бүрээр байрлуулан хэмжилтийг 3-5 удаа хийж, хэмжилт бүрд f-ыг олж, эцэст нь дундаж (fд)-ыг гаргана.
f1-ын хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг тодорхойлно.
Линзийн оптик хүчийг /2/ томъёогоор тодорхойлж, диоптригоор илэрхийлнэ.
Шалгах асуулт:
Нимгэн линз гэж юу вэ?
Цуглуулагё ба сарниулагч линзийн ялгаа юм вэ?
Линзийн гол фокусын зай ба фокусын хавтгайг хэрхэн олох вэ?
Линзийн оптик хүч юуг илэрхийлэх вэ?
Линзийг ямар зорилгоор юунд ашиглах вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:14
Шилний хугарлын илтгэгчийг микроскопоор тодорхойлох
Зорилго: Үзэгдэх гэрэлд шилний абсолют хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох.
Хэрэглэгдэх зүйлс: МБИ ба МБУ маягийн биологийн микроскоп, микрометр, гэрэлтүүлэгч, шилэн ялтсууд.
Онолын үндэс:
Хоёр орчны зааг дээр гэрэл тусахад гэрлийн долгионы зарим хэсэг нь тарах чиглэл ба хурдаа өөрчлөн хоёрдугаар орчинд нэвтрэн орно. Хоёр орчны зааг дээр гэрэл хугарах хуулийг томъёолбол:
Тусгалын өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синуст харьцуулсан харьцаа нь тухайн хоёр бодисын хувьд тогтмол хэмжигдэхүүн байна.
Sini/sinr=n21 /1/
Үүний i –тусгалын өнцөг, харьцангуй хугарлын илтгэгч хэмээн нэрлэгдэх n21
нь тухайн хоёр орчинд гэрэл тарах хурдны харьцаагаар тодорхойлогдоно.
n21=v1/v2 /2/
Тухайн орчинд гэрэл тарах хурдыг вакуумд тарах хурдтай харьцуулсан хугарлын илтгэгчийг абсолют хугарлын итгэгч (n) гэнэ.
n=C/v /3/
Үүнд С-вакуум дахь гэрлийн хурд, v-тухайн орчин дахь гэрлийн хурд. (2),(3)-ыг анхаарвал хугарлын хууль (1) нь дараах хэлбэртэй болно.
Sini/sinr=n2/n1 /4/
n1 ба n2 –нэг ба хоёрдугаар орчны хугарлын (абсолют) илтгэгч.
Хоёр хавтгай гадаргаар хязгаарлагдсан тунгалаг орчин (жишээ нь шилэн ялтас) авч үзье. Ялтасны зузаан нь d бөгөөд хэрэв ялтсын дээд талаас микроскопоор харвал доод талын гадарга NN дээр зурсан дүрс дээш өргөгдөн N’ N’ түвшний байрлалд байгаа юм шиг харагдана.
Тунгалаг ялтасны NN дээрх ямар нэгэн А цэгээс гарч ажиглагчийн нүдэнд тусч байгаа хоёр туяаг авч үзье. Тохиромжтойг бодож хугаралгүйгээр гадаргад нормалиар явж байгаа нэг туяа АВК-г авбал ACL туяа нь саяын туяатай i ба r өнцөг үүсгэнэ. Зураг дахь i ба r өнцөг нь ACL туяаны С дээр тусах ба хугарах өнцөг юм. Хугарсан туяа CL –ын үргэлжлэлтэй АВ туяаны огтлолцох цэг АI бол А цэгийн хуурмаг дүрс юм. АI –тэй адилхан бүх цэг нийлээд ялтсын доод гадарга NN-ийн хуурмаг дүрс N’ N’ –ийг үүсгэнэ.
1-р зураг
Зургаас үзвэл ялтсын санагдах зузаан dI= AI B нь жинхэнэ зузаан d=AB –аас бага байна. Өөрөөр хэлбэл NN хавтгай а хэмжээгээр дээш өргөгдсөн байна. Энэхүү хуурмаг өргөлтийн хэмжээ а, ялтсын бодит зузаан d ба санагдах зузаан dI, ялтсын хугарлын илтгэгч n-ийн хоорондох хамаарлыг олъё. C нь BC гэсэн ерөнхий катеттай гурвалжингууд юм.
-ээс
/4/
C-ээс
/5/
(28) ба (29) томъёоны баруун хэсгүүдийг тэнцүүлэн бичвэл:
d1tgi=d tgi
болж, эндээс:
d/d1=sinr/sini /6/
Өнцгүүдийн хэмжээ бага тул tgi sini, tgr sinr. Иймд:
LCA туяаны хувьд С цэгт хугарлын хууль;
Sin r/sin i=n /7/
болно. Учир нь нэгдүгээр орчин нь агаар (n1=1) нь ялтсын хугарлын абсолют илтгэгч (n2=1) ба томъёог жишиж үзвэл хугарлын илтгэгч:
n=d/d1 буюу n=d/d-a /8/
Учир нь d1=d-a байдаг. Ийнхүү d ба d-ийг, эсвэл d ба а-ыг хэмжин тодорхойлж ялтсын материалын хугарлын илтгэгчийг олж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Шинжлэх шилэн ялтсын дээд, доод гадарга дээр зураас (харилцан перпендикуляр байхаар) гаргах буюу бэхээр тэмдэг тавина. Хэмжилтийн алдааг зурвал ялтсын дээд гадарга дээр бэхээр перпендикуляраар огтлолцох хоёр шугам татаж болно.
Микроскопын харах талбайн төвд хоёр зураасын огтлолцол таарч байхаар ялтсыг байрлуулаад микроскопыг фокуслан дээд гадарга дээрх зураас (В)-ын тод дүрсийг гаргана. Нарийн фокусыг микрометрийн хүрдээр тааруулаад түүний хуваариар микроскопын хоолойн эхний байрлал m1-ыг тэмдэглэж авна.
Ялтсыг хөдөлгөхгүйгээр доод гадаргад татсан зураас А-ын хамгийн тод дүрсийг гартал микрометрийн хүрдийг зөв эргүүлнэ. Тэгээд хүрдийн бүтэн эргэлтийн тоог 50 иар үржүүлж дээр нь хагас эргэлтийн хуваарийн эргэлтийн тоог нэмж авна. Энэ нь микроскопын хоолойн хоёр дахь байрлал m2 болно.
Ялтсын санагдах өргөн dI –ыг dI=c0(m2-m1) томъёогоор олно. Ихэнх микроскопод С0=0.002 мм байдаг.
Шилний зузаан d-г микрометрээр хэмжинэ.
d ба m1 m2-ийг хэд хэдэн давтан хэмжих дүнг 1-р хүснэгтэд бичиж, /8/ томъёогоор хугарлын илтгэгч n-ыг тодорхойлно.
Шалгах асуулт:
Микроскоп физик зарчмыг тайлбарлан, биетийн дүрс хэрхэн үүсдэгийг тайлбарла. /2-р зураг/
Бодисын хугарлын илтгэгч гэж юу вэ?
Гэрлийн хугарлын хуулийг томъёолно уу?
Микроскопоор шилний зузааныг хэрхэн тодорхойлох вэ?
2-р зураг
1-р хүснэгт
¹ d1=c0(m2-m1) d n
ng+ n
1
2
3
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил :15
Гэрлийн долгионы уртыг дифракцын тороор тодорхойлох
Зорилго: Энэ ажилд олон завсрын системээс (дифракцын торноос) үүсэх дифракцын үзэгдэлтэй танилцаж, дифракцын тороор спектр тус бүрд харгалзах гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс : Гулгагч тавиурууд бүхий оптик суурь, дифракцын тор, гэрлийн үүсгүүр, голдоо нарийхан завсар бүхий миллиметрийн хуваарьтай шугам.
Онолын үндэс :
Цахилгаан соронзон долгион- гэрэл нь нүдэнд үзэгдэх 7 өнгийн (улаан, улбар шар, шар, ногоон, цэнхэр, хөх, ягаан) спектрээс бүрдэнэ. Эдгээр өнгийн цацрал бие биеэсээ зөвхөн долгионы уртаар (давтамжаар) ялгагддаг.
Хоорондоо ижил зайд ойрхон байрласан ижил өргөнтэй олон тооны параллель завсрын систем –дифракцын тор нь гэрлийг спектр болгон задалдаг ихээхэн дэлгэрсэн хэрэгсэл юм. Дифракцын тор олон янз байх ба энэ ажилд зураас татагч тусгай машинаар 1мм зайд ижил зайтай олон зураас гаргах аргаар хийсэн шилэн ялтас – дифракцын торыг ашиглав.
1-р зураг
d=a+b .Торын тогтмол d, нэгж уртад гаргасан зураасын тоо той дараахь хамааралтай:
(1)
Дифракцын торон дээр монохромат (нэг өнгийн ) багц гэрлийг эгцээр тусгавал хоорондоо дифракцлан тунгалаг завсаруудаас бүх чиглэлд (урагш) тарна. Гэрлийн туяа замд тохиолдох саад (торын зураасууд)-ыг тойрон гарах үзэгдэл- дифракцын торноос гарч байгаа туяануудын замд цуглуулагч линз тавихад түүний фокусын хавтгай дээр дифракцын зураг (тод бүдэг зураасууд) гарна. Торын янз бүрийн завсарт харгалзах цэгүүдээс ирсэн когерент туяанууд интерференцэлсний үр дүнд ийнхүү дифракцын үзэгдэл болжээ.
Интерференцийн максимум буюу минимум үүсэх нь завсруудын харгалзах цэгүүдээс ирэх хос туяаны оптик замын ялгаанаас хамраана. (зураг)
Зургаас үзвэл нэг ба хоёрдугаар туяаны замын ялгаа нь
(2)
байна.
Тор дээр тусаж байгаа гэрлийн долгионы уртыг -аар тэмдэглэвэл гол максимумын үүсэх нөхцөл нь:
(3)
Тусаж байгаа долгионы уртыг (3) томъёоноос олбол:
(4)
Дээрх томъёоноос үзвэл трын тогтмол d мэдэгдэж байвал n дүгээр эрэмбийн гэрэлт шугам (спектр)-д харгалзах багц гэрэл ба торын хавтгайд нормаль туяаны хоорондох өнцөг ыг хэмжснээр гэрлийн долгионы урт ыг тодорхойлж болох нь байна.
Хэрэв торыг цагаан гэрлээр гэрэлтүүлбэл n=0 утга бүрд дифракцын өнцөг янз бүрийн уртад өөр өөр байна. Иймд цагаан гэрэл олон өнгийн спектрт задардаг ажээ. Энэ тохиодолд нэг тодорхой спектр шугамын долгионы уртыг тодорхойлохдоо гэрэл шүүгч хэрэглэх нь тохиромжтой.
Оптик суурь дээр голдоо нарийн завсар бүхий хуваарьт шугамыг гулгагч тавиурт бэхлэн тогтооно. Шугам оптик суурьт хөндлөн хэвтээ чиглэлтэй байна. Шугамын өмнө нь өөр нэг тавиурт дифракцын торыг бэхэлж байрлуулахдаа торын зураасууд шугамын нарийн завсартай параллель байх ёстойг анхаарна. Мөн хуваарьт шугам, торын хавтгай хоёрыг яг параллелиар, яг нэг ижил өндөрт байрлуулах хэрэгтэй. Завсрын нөгөө талд оптик суурь дээр байрлах гэрэл үүсгэгчээс гарах параллель багц туяа завсрыг гэрэлтүүлнэ.
Торыг нэвтрэн гарахдаа гэрэл анхныхаа чиглэлээс өнцгөөр хазайсан ВС туяа А цэгээс гарсан мэт харагдах тул энэ өнцгийн хэмжээг ээс олбол болно.
Практикт өнцгө y маш бага тул :
(5)-ыг (4)- т орлуулбал гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлох томъёо гарна:
(6)
Ерийн торны 1мм-д гаргасан зураасны тоо хэдэн зуу хүрдэг. Торын зурагдаагүй үлдсэн тунгалаг зурвас завсар (өргөн нь-а) нь гэрлийг нэвтрүүлж, зураас (өргөн нь -в) нь түүнийг буцааж ойлгодог. Дифракцын торын зураас, зурвас хоёрын нийлбэрийг торын үе үе буюу тогтмол гэнэ:
Гүйцэтгэх дараалал :
Оптик суурь дээр гэрлийн үүсгүүр, шүүгч шил, шугам, торыг дээр зааснаар байрлуулан эдгээрийн байрлалыг (гулгагч тавиурыг хөдөлгөн) өөрчлөн тод спектр гарган авна. Спектрийг завсраас эхлэн дугаарлана. (n=0,1, 2…гм). Тэгээд OA буюу завсраас n дүгээр спектр хүртэлх зайг шугамын хуваариар OB буюу завсар , тор хоёрын хоорондох зайг суурийн хуваариар тус тус хэмжиж авна. N ба OB зайг өөрчлөн хэмжилтийг хэд дахин давтан үйлдэнэ.
Дараа нь шүүгч шилийг сольж өөр өнгийн гэрлийн спектрийг түрүүчийн адил гарган авч OAба OB –ийг хэд хэдэн удаа (n ба OB-г өөрчлөн) хэмжинэ. Энэ мэтээр бүх хэмжилтийг дараалан хийнэ.
Хэмжилт бүрийн дүнг хүснэгтэд тэмдэглэж авна.
Хэмжилт бүрд олсон OA ба OB-ын утга болон d, n –ын зохих утгыг (6) томъёонд орлуулан гэрлийн долгионы уртыг бодож гаргана.
Хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг олно.
N d n OA OB
Шалгах асуулт
Гюйгенс-Френелийн зарчим гэж юу вэ?
Гэрлйин дифракцын мөн чанарыг тайлбарла
Ямар долгионуудыг өөр хоорондоо когерент байна гэж хэлэх вэ?
Интерференцийн үзэгдэл ба максимум, минимумын нөхцлийг томъёол
Гэрлийн дифракцын үзэгдлийг ямар төхөөрөмжөөр ажиглаж болох вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил: 16
Сахарын уусмалын концентрацыг сахариметрээр тодорхойлох
Зорилго: Сахарын уусмалын концентрацыг сахариметр ашиглан тодорхойлж сурах
Хэрэглэгдэх зүйлс: Сахариметр, концентрац нь мэдэгдэх болон үл мэдэгдэх уусмалууд, хоолой
Онолын үндэс:
Гэрлийн цацраг бодисоос ойх ба түүнд хугарахдаа туйшлирдаг. Харин Брюстерийн хууль биелэсэн нөхцөлд бүрэн туйлширна. Гэрэл Исландын жүнш, турмалин, кварц мэтийн тунгалаг кристаллаар нэвтрэхдээ туйлшран хос туяа болно. Энэ хос туяаны нэгийг нь ерийн, нөгөөг нь ерийн биш гэнэ. Практикт туйлшмрсан туяаг николийн призмээр хол салгах хэрэгтэй болдог. Гэрэл туйлшруулагч, туйлшрал шалгагч хавтага хоёрын оптик тэнхлэгүүд паралелль байвал туйлширсан гэрэл шалгагчхавтагаар бүрэн нэвтрэн гарна. Харин оптик тэнхлэгүүд перпендикуляр байвал анализатораар гэрэл нэвтрэхгүй. Туйлширсан гэрлийн цахилгаан вектор байрлах хавтгайг хэлбэлзлийн хавтгай , түүнд перпендикуляр хавтгайг тулшралын хавтгай гэнэ. Зарим тунгалаг бодис туйлшралын хавтгайг эргүүлэх чадвартай байх ба тийм биетийг оптикийн хувьд идэвхт бодис гэнэ. Хэрэв туйлшруулагч ба шалгагч хавтагын хооронд кварц хавтагыг оруулбал энэ нь туйлшралын хавтгайг эргүүлдэг болохыг шалгагчаар ажиглаж болно. Сахар, шээс, липид уургийн уусмалууд ийм шинж чанартай.
Хатуу бодисын хувьд туйлшралын хавтгайн эргэлт түүний зузаан l-аас хамаарах бөгөөд харин уусмалын хувьд зузаанаас гадна концентрац с-аас хамаарна. Тухайлбал с(г/см3) концентрацтай шингэн, туйлшралын хавтгайг
φ=αcl (1)
өнцгөөр эргүүлдэг ажээ (1-р зураг). Үүнйи α-хувийн эргэлт, l-уусмал бүхий хоолойн урт, l=1дм зузаан, с=1г/см3 концентрацтйа 200С –д байгаа уусмал туйлшралын хавтгайг эргүүлж чадах өнцгийн хувийн эргэлт гэх ба энэ нь бодис бүрт тогтмол байдаг.
Сахарын уусмалын концентрацийг тодорхойлоход зориулсан багажыг сахариметр гэх бөгөөд хагас сүүдэрлэгч поляриметр буюу сахариметрийн бүдүүвчийг 1-р зурагт үзүүлэв.
1-р зураг
S-гэрлийн үүсгүүрээс гарсан гэрлийн шүүлтүүр Ш-ээр нэвтэрсэн монохромат гэрэл А1 цуглуулагч линзээр нэвтэрч параллель багц болон гарна. Гэрэл Т туйлшруулагчаар нэвтрэхдээ бүрэн туйлширч нарийхан К кварц хавтгайд туссанаар кварц хавтгайд жигд гэрэлтэнэ. Хэрэв С савыг сахарын уусмалаар дүүргэн шалгагчаар (анализатор) –аар харахад гэрэлтэлт нь өөрчлөгдөх бөгөөд энэ нь сахарын уусмал гэрлийн туйшралын хавтгайг эргүүлсний үр дүн юм. Ямар өнцгөөр эргүүлснийг шалгагчийн эргэсэн өнцгөөр олно.
1-р зургийн а-р зурагт үзүүлсэн багажинд А гэсэн поляриод, Об-объетив, Ок –окулярыг дайхч гарсан гэрэл хоорондоо эрс ялгарсан гурван хэсэг болсныг 1-р зурагийн б-гээс харж болно. Торуулбал энэхүү харах талбайн хоёр захын гэрэлтэй хэсэг нь кварц хавтгаар хаагдаагүй хэсэгт харгалзана. Харин голын харанхуй хэсгийг шалгагчаар нэвтэрсэн гэрлийн туйлшралын хавтгайг кварц тодорхой өнцгөөр эргүүлсний улиаас эрчим нь буурсанаар тайлбарладаг байна.
Гүйцэтгэх дараалал:
Сахариметрийг гэрэлтүүлэгчийг хэлхээнд залгаж Л2 лнизээр кварц хавтгайг жигд нэг өнгийн гэрэлтэй болтол шалгагчийг эргүүлж тохируулна. Шалгагч холбоотой хүрд дээрх дугуй наниусын заалтаар тэг цэгийг тэмдэглэнэ.
С савыг концентрац иь мэдэгдэж байгаа схарын уусмалаар дүүргэж шалгагчаар харахад кварц жигд гэрэлтэн өөрчлөгдсөнийг наниусын заалтын эргэлтийн өнцөг φ-ээр олно. Сахарын хувийн эргэлтийг 1-томъёонд орлуулан бодож гаргана. Уусмалын зузаан l-ыг шугамаар хэмжинэ.
С саванд байгаа сахарын уусмалаа юүлэн авч нэрмэл усаар зайлж цэвэрлээд үл мэдэгдэх концентрацтйа сахарын уусиалаар дүүргэж өмнөхийн адил үйлдлээ давтан сахарын уусмалын концентрацыг олно. Хэмжилтийг 3-4 удаа давтан хйиж дундаж утга, алдааг олно.
Шалгах асуулт:
Туйлшарсан ба тулшраагүй гэрлийн ялгааг хэлнэ үү?
Брюстерийн хуулийг томъёолно уу?
Ерийн ба ерийн биш туяаны ялгаа, онцлог юу вэ?
Поляриод гэж юу вэ? Түүнийг юунд ямар зорилгоор ашигладаг вэ?
Николийн призм гэж юу вэ?
Хагас сүүдэрлэгч поляриметрийг юунд хэрхэн ашигладаг вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
