Химическийколичественный

Оптика

Пример решения задач

38. На мыльную пленку с показателем преломления падает по нормали пучок лучей белого света. При какой наименьшей толщине пленки она в отраженном свете будет казаться зеленой ()?

Дано:	Решение
–?

Для того, чтобы в отраженном свете пленка выглядела зеленой, необходимо, чтобы при интерференции отраженных лучей выполнялось условие максимума для зеленой части спектра. Оптическая разность хода лучей 3 и 2, отраженных от нижней и верхней поверхностей пленки,

,

(оптический ход в плёнке луча 3 больше луча 2 на 2 dn, но луч 2 отражается от оптически более плотной среды, поэтому его ход скачком увеличивается на ). Условие максима:

,

где k = 0, 1, 2…. Наименьшая толщина пленки будет при k = 0, тогда

Ответ: м.

39. На прозрачную дифракционную решетку с периодом мкм падает нормально монохроматический свет с длинной волны нм. Найти: а) наибольший порядок главного дифракционного максимума; б) угол дифракции главного дифракционного максимума наибольшего порядка.

Дано: нм мкм	Решение Условие главного дифракционного максимума порядка имеет вид , (),
а) –? б) –?	где – угол дифракции, соответствующего главного максимума

Как следует из выпеприведенной формулы, наибольший порядок дифракционного максимума должен удовлетворять соотношению .

Отсюда имеем . Поскольку угол не может быть больше , а m должно быть целым, то выбираем m = 2. Для соответствующего угла дифракции получим =

Ответ: а) ; б)

40. Луч света, падающий на поверхность кристалла каменной соли, при отражении максимально поляризуется, если угол падения равен 57°. Найти: а) показатель преломления кристалла каменной соли; б) скорость распространения света в этом кристалле.

Дано:	Решение Согласно закону Брюстера отраженный луч света максимально поляризован, если угол падения луча удовлетворяет соотношению . (1)
а) –? б) –?

Скорость света в кристалле может быть найдена из известного соотношения:

, (2)

где – скорость света в вакуме. Поэтому из формул (1) и (2) имеем

.

Ответ: а) б)

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

4.15. На мыльную пленку с показателем преломления n = 1,33 падает по нормали монохроматический свет с длиной волны l = 0,60 мкм. Отраженный свет в результате интерференции имеет наибольшую яркость. Какова наименьшая возможная толщина плёнки d_min?

(0,11 мкм)

4.16. Плоская световая волна длиной l₀ в вакууме падает по нормали на прозрачную пластинку с показателем преломления n. При каких толщинах b пластинки отраженная волна будет иметь:

а) максимальную интенсивность;

б) минимальную интенсивность?

(а) b = (l₀/2 n)(m +0,5) (m = 1, 2, 3...); б) b = (l₀/2 n) m (m = 1,2,3...))

°

4.17. На дифракционную решетку нормально падает пучок света.

Красная линия (l = 6300 Å) видна в спектре 3-го порядка под углом j = 60°.

Определить:а) какая спектральная линия видна под этим же углом в спектре 4-го порядка; б) какое число штрихов на 1 мм длины имеет дифракционная решетка.

(l = 475 нм; N = 460 мм^-1)

4.18. Пластина кварца толщиной d ₁ = 1,0 мм, вырезанная перпендикулярно оптической оси кристалла, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света определенной длины волны на угол j₁ = 20°. Определить:

а) какова должна быть длина d ₂ кварцевой пластинки, помещенной между двумя “параллельными” николями, чтобы свет был полностью погашен;

б) какой длины l трубку с раствором сахара концентрации С = 0,40 кг/л надо поместить между николями для получения того же эффекта.

Удельное вращение раствора сахара a₀ = 0,665 град/(м^-2×кг).

(d ₂ = 4,5 мм; l = 3,4 дм)

4.19. Под каким углом к горизонту должно находиться солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности озера, стали бы наиболее полно поляризованы, если скорость света в воде 2,26×10⁸ м/с?

(37°)

4.20. Источник света диаметром d = 30,0 см находится от места наблюдателя на расстоянии l = 200 м. В излучении источника содержатся волны длиной от 490 до 510 нм. Оценить для этого излучения: а) время когерентности ; б) длину когерентности ; в) радиус когерентности .

( 0,010 мм; 0,30 мм)

4.21. Пластинка кварца толщиной d = 4,0 мм (удельное вращение кварца 15 град/мм), вырезанная перпендикулярно оптической оси, помещена между двумя скрещенными николями. Пренебрегая потерями света в николях, определите, во сколько раз уменьшится интенсивность света, прошедшего эту систему.

.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Таблица вариантов задач к разделу «Механика»

Вариант	Номер задачи
	1.1	1.16	1.22	1.44	1.65
	1.2	1.17	1.23	1.45	1.66
	1.3	1.18	1.25	1.46	1.67
	1.4	1.19	1.26	1.47	1.68
	1.5	1.20	1.27	1.48	1.69
	1.6	1.21	1.28	1.49	1.70
	1.7	1.16	1.29	1.50	1.71
	1.8	1.17	1.30	1.51	1.71
	1.9	1.18	1.31	1.52	1.65
	1.10	1.19	1.32	1.53	1.66
	1.11	1.20	1.33		1.67
	1.12	1.21	1.34	1.55
		1.16	1.35	1.56	1.69
	1.14	1.17	1.36	1.57	1.70
	1.15	1.18	1.37	1.58	1.71
	1.1	1.19			1.71
	1.2	1.20	1.39	1.60	1.65
	1.3	1.21	1.40	1.61	1.66
		1.16	1.41	1.62
	1.5	1.17	1.42	1.63	1.68
	1.6	1.18	1.43		1.69
	1.7	1.19	1.22	1.45	1.70
	1.8	1.20	1.23	1.46	1.71
	1.9	1.21	1.25	1.47	1.71
	1.10	1.16	1.26	1.48	1.65
	1.11	1.17	1.27	1.49	1.66
	1.12	1.18	1.28	1.50	1.67
	1.13	1.19	1.29	1.51	1.68
	1.14	1.20	1.30	1.52	1.69
	1.15	1.21	1.31	1.53	1.70

Таблица вариантов задач к разделу

«Молекулярная физика и термодинамика»

Вариант	Номер задачи
	2.1	2.6	2.12	2.20	2.33
	2.2	2.7	2.13	2.21	2.34
	2.3	2.8	2.14	2.22	2.35
	2.4	2.9	2.15	2.23	2.36
	2.5	2.10	2.16	2.24	2.37
	2.1	2.11	2.17	2.25	2.33
	2.2	2.6	2.18	2.26	2.34
	2.3	2.7	2.19	2.27	2.35
	2.4	2.8	2.12	2.28	2.36
	2.5	2.9	2.13	2.29	2.37
	2.1	2.10	2.14	2.30	2.33
	2.2	2.11	2.15	2.31	2.34
	2.3	2.6	2.16	2.32	2.35
	2.4	2.7	2.17	2.20	2.36
	2.5	2.8	2.18	2.21	2.37
	2.1	2.9	2.19	2.22	2.33
	2.2	2.10	2.12	2.23	2.34
	2.3	2.11	2.13	2.24	2.35
	2.4	2.6	2.14	2.25	2.36
	2.5	2.7	2.15	2.26	2.37
	2.1	2.8	2.16	2.27	2.33
	2.2	2.9	2.17	2.28	2.34
	2.3	2.10	2.18	2.29	2.35
	2.4	2.11	2.19	2.30	2.36
	2.5	2.6	2.12	2.31	2.37
	2.1	2.7	2.13	2.32	2.33
	2.2	2.8	2.14	2.20	2.34
	2.3	2.9	2.15	2.21	2.35
	2.4	2.10	2.16	2.22	2.36
	2.5	2.11	2.17	2.23	2.37

Таблица вариантов задач к разделу

«Электричество и магнетизм»

Вариант	Номер задачи
	3.1	3.10	3.16	3.23	3.33
	3.2	3.11	3.17	3.24	3.34
	3.3	3.12	3.18	3.25	3.35
	3.4	3.13	3.19	3.26	3.36
	3.5	3.14	3.20	3.27	3.33
	3.6	3.15	3.21	3.28	3.34
	3.7	3.10	3.22	3.29	3.35
	3.8	3.11	3.16	3.30	3.36
	3.9	3.12	3.17	3.31	3.37
	3.1	3.13	3.18	3.32	3.38
	3.2	3.14	3.19	3.23	3.39
	3.3	3.15	3.20	3.24	3.40
	3.4	3.10	3.21	3.25	3.33
	3.5	3.11	3.22	3.26	3.34
	3.6	3.12	3.16	3.27	3.35
	3.7	3.13	3.17	3.28	3.36
	3.8	3.14	3.18	3.29	3.37
	3.9	3.15	3.19	3.30	3.38
	3.1	3.10	3.20	3.31	3.39
	3.2	3.11	3.21	3.32	3.40
	3.3	3.12	3.22	3.23	3.33
	3.4	3.13	3.16	3.24	3.34
	3.5	3.14	3.17	3.25	3.35
	3.6	3.15	3.18	3.26	3.36
	3.7	3.10	3.19	3.27	3.37
	3.8	3.11	3.20	3.28	3.38
	3.9	3.12	3.21	3.29	3.39
	3.1	3.13	3.22	3.30	3.40
	3.2	3.14	3.16	3.31	3.37
	3.3	3.15	3.17	3.32	3.39

Таблица вариантов задач к разделу «Колебания, волны, оптика»

Вариант	Номер задачи
	4.1	4.7	4.8	4.15
	4.2	4.6	4.9	4.16
	4.3	4.5	4.9	4.17
	4.4	4.5	4.10	4.18
	4.1	4.6	4.11	4.19
	4.2	4.7	4.12	4.20
	4.3	4.5	4.13	4.21
	4.4	4.6	4.14	4.17
	4.1	4.7	4.8	4.18
	4.2	4.5	4.9	4.19
	4.3	4.6	4.9	4.20
	4.4	4.7	4.10	4.16
	4.1	4.5	4.11	4.17
	4.2	4.6	4.13	4.18
	4.3	4.6	4.14	4.19
	4.4	4.5	4.14	4.15
	4.1	4.6	4.8	4.21
	4.2	4.7	4.9	4.17
	4.3	4.5	4.9	4.18
	4.4	4.6	4.8	4.19
	4.1	4.7	4.10	4.15
	4.2	4.5	4.11	4.16
	4.3	4.6	4.12	4.17
	4.4	4.5	4.13	4.18
	4.1	4.5	4.14	4.19
	4.2	4.6	4.9	4.20
	4.3	4.6	4.9	4.21
	4.4	4.5	4.8	4.17
	4.1	4.6	4.10	4.18
	4.2	4.7	4.11	4.19

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ*

1. Кунин, В. Н. Программа по физике / В. Н. Кунин, К. И. Пак; Владим. гос. техн. ун-т. – Владимир: 1992. – 32 с.

2. Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Наука, 1987. – 607 с.

3. Савельев, И. В. Курс общей физики. В 3 т. Т. 1 / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1987. – 432 с.

4. Он же. Курс общей физики. В 3 т. Т. 2 / И. В. Савельев. – М.: Наука,1988. – 496 с.

5. Трофимова, Т. И. Курс физики / Т. И. Трофимова. – М.: Высш. шк., 1990. – 478 с.

6. Сивухин, Д. В. Общий курс физики. В 5 т. Т. 1 / Д. В. Сивухин. – М.: Наука, 1974. – 519 с.

7. Он же. Общий курс физики. В 5 т. Т. 2 / Д. В. Сивухин. – М.: Наука, 1975. – 551 с.

8. Он же. Общий курс физики. В 5 т. Т. 3 / Д. В. Сивухин. – М.: Наука, 1977. – 687 с.

9. Он же. Общий курс физики. В 5 т. Т. 4 / Д. В. Сивухин. – М.: Наука, 1980. – 751 с.

10. Калашников, Э. Г. Электричество / Э. Г. Калашников. – М.: Наука, 1997. – 590 с.

11. Ландсберг, Г. С. Оптика / Г. С. Ландсберг. – М.: Наука, 1976. – 926 с.

12. Волькенштейн, В. С. Сборник задач по общему курсу физики / В. С. Волькенштейн. – М.: Наука, 1979. – 351 с.

13. Савельев, И. В. Сборник вопросов и задач по общей физике / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1988. – 288 с.

14. Иродов, И. Е. Сборник задач по общей физике / И. Е. Иродов, И. В. Савельев, О. И. Замша. – М.: Наука, 1975. – 319 с.

15. Физика: программа, методические указания и задачи для студентов-заочников (с примерами решения); Владим. гос. ун-т.; сост.: А. Ф. Галкин [и др.]; под ред. А. А. Кулиша. – Владимир, 2002. – 128 с.

16. Трофимова, Т. П. Сборник задач по курсу физики с решениями / Т. П. Трофимова, З. Г. Павлова. – М.: Высш. шк., 1999. – 591 с.

17. Стрелков, С. П. Механика / С. П. Стрелков. – М.: Наука, 1975. – 559 с.

18. Годжаев, Н. М. Оптика / Н. М. Годжаев. – М.: Высш. шк., 1977. – 432 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Цели и задачи курса физики, его место в учебном процессе...... 3

Общие методические указания.................................................... 5

Программа.................................................................................... 7

Вопросы, входящие в экзаменационые билеты......................... 15

Темы практических занятий...................................................... 21

Список лабораторных работ...................................................... 22

Примерные темы курсовых работ............................................. 24

Программа коллоквиумов.......................................................... 25

Зачетные требования................................................................... 26

Вопросы и задачи по физике с примерами решения................. 29

Контрольные задания................................................................. 39

Список рекомендуемой литературы........................................ 124

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ, ПРОГРАММА,

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧАМИ ПО ФИЗИКЕ

Составили

КУНИН Владимир Николаевич

ГАЛКИН Аркадия Федорович

Подписано в печать 09.02.07.

Формат 60х84/16. Усл. печ. л.?,??. Тираж?00 экз.

Заказ

Издательство

Владимирского государственного университета.

600000, Владимир, ул. Горького, 87.

* В скобках указаны номера лабораторных работ.

* Можно использовать издания более поздних годов выпуска.

АНАЛИЗ.

Целью и задачей количественного анализа является определение точного содержания отдельных элементов или их соединений в анализируемом объекте.

Методы исследования в количественном анализе.

Количественный анализ, как и качественный, проводят химическими или приборными (физико-химическими, физическими) методами. Во всех методах количественного анализа прибегают к точному измерению определенной физической величины, например, массы, объема, интенсивности окраски, электрической проводимости и т.д.

К достоинствам инструментальных методов анализа относятся: низкий предел обнаружения (до 10^-9 мкг, предельная концентрация до 10^-15 г/мл определяемого вещества), а также селективность (определение основных компонентов без их разделения), быстрота проведения анализа, возможность их автоматизации. Недостатки их - сравнительно большая ошибка определения по сравнению с химическими методами (от 5% до 20%, а для химического анализа - 0,1 – 0,5 %). Поэтому методы химического анализа по-прежнему являются стандартными при оценке правильности определений другими методами.

Среди химических методов различают весовые (гравиметрические) и объемные (титриметрические и газоволюметрические). Эти методы основаны на измерении массы осадка (продукта реакции), образовавшегося в результате химической реакции, или объема реагента (одного из исходных веществ), затраченного на химический процесс.

Химические методы количественного анализа связаны с определённой химической реакцией (или системой реакций), например:

Х + Р → П

где Х - определяемый компонент; Р – реагент в аналитической реакции; П – продукт реакции.

Для определения количества компонента Х можно:

1) определить количество продукта реакции П;

2) определить количество затраченного реагента Р.

Вариант 1) используется в гравиметрическом, а вариант 2) - в титриметрическом методах химического количественного анализа.

Гравиметрический анализ – метод химического количественного анализа, основанный на точном измерении массы продукта реакции П, выделенного в химически чистом состоянии в виде соединения точно известного состава.

Титриметрический анализ – метод химического количественного анализа, основанный на измерении объёма раствора реактива Р точно известной концентрации, израсходованного на реакцию с данным количеством определяемого вещества Х. В основе расчётов в титриметрическом методе лежит закон эквивалентов.

Преимуществом гравиметрического метода является более высокая точность, чем у титриметрического метода: погрешность определения в нём составляет 0,01 – 0.005 %, а в титриметрическом – 0,1 – 0,05 %. В ряде случаев гравиметрия – лучший способ решения аналитической задачи. Это абсолютный (эталонный) метод.

Основной недостаток гравиметрического метода – его длительность по сравнению с титриметрическим (от нескольких часов до нескольких суток).

Преимуществом титриметрического метода является его более высокая скорость выполнения анализа (экспрессность).

Гравиметрический и титриметрический методы являются классическими методами аналитической химии. Несмотря на широкое использование приборных методов анализа, они применяются как в исследовательской, так и в производственной практике и в ряде случаев незаменимы.

В основе химических методов обнаружения (определения) лежат химические реакции трёх типов: кислотно-основные, окислительно-восстановительные и реакции комплексообразования.

К реакциям в химическом анализе предъявляются определённые требования, важнейшими из которых являются следующие:

1. реакции должны протекать быстро, до конца, по возможности при комнатной температуре;

2. исходные вещества, вступающие в реакцию, должны реагировать в строго определённых, т.е. стехиометрических соотношениях и без побочных процессов;

3. примеси не должны мешать проведению количественного анализа.

1. Гравиметрический анализ.

1.1 Основные понятия гравиметрического анализа. или по другому?

Гравиметрический метод анализа основан на точном измерении массы вещества, выделенного в виде соединения известного состава или в элементарном виде. Метод базируется на законе сохранения массы в химических реакциях. Для определения веществ методом гравиметрии используют способы осаждения или отгонки. При отгонке определяемое вещество отгоняют в виде летучего соединения. Способ отгонки менее распространён, чем осаждение.

Общая схема гравиметрического анализа состоит из следующих этапов:

1) расчёт массы навески анализируемой пробы и массы (или объёма) осадителя;

2) взвешивание навески анализируемого образца;

3) переведение образца в раствор;

4) осаждение соединения, содержащего определяемый компонент, в виде осаждаемой формы;

5) отфильтровывание и промывание осадка;

6) высушивание в сушильном шкафу при температуре 100 -125°С;

7) прокаливание осаждённой формы при 600 – 900 °С для превращения её в гравиметрическую;

8) взвешивание полученной гравиметрической формы;

9) расчёт содержания определяемого компонента в образце.

Например, ионы Ca²⁺ в солях можно определить методом осаждения, используя в качестве реактива оксалат аммония:

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = CaC₂O_4(тв.) + 2NH₄Cl.

Осадок CaC₂O₄ промывают, высушивают и прокаливают. При этом оксалат кальция переходит в оксид кальция:

CaC₂O₄ = CaO +CO₂↑ + CO↑ (t > 200 °C).

Образовавшийся оксид кальция взвешивают и по его количеству рассчитывают содержание кальция в анализируемом веществе.

В связи с тем, что многие осадки при последующем прокаливании изменяют свой состав, различают осаждаемую и гравиметрическую, или весовую форму осадка. В примере с определением кальция CaC₂O₄ – осаждаемая форма - перешла в весовую - CaO.

В ряде случаев, например, при осаждении Ba²⁺ серной кислотой, состав осаждаемой и весовой форм совпадает.

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄.

Дата добавления: 2014-12-26