Лабораторно-практическое занятие

Дата: 29.04.16 г Преподаватель: Манакова Д.К. Продолжительность:  90 минут Группа:  МЦМ­15 «Металлургия цветных металлов» Дисциплина: ФИЗИКА Тема:  Наблюдение спектров излучения и поглощения  Тип урока: закрепление ранее изученного материала  Вид урока: лабораторно­практическое занятие Цели урока:    закрепить   знания   о   спектрах   излучения   и   поглощения,   познакомиться   с   назначением, принципом   работы   спектроскопа,   изучить   спектры   излучения   различных   веществ, формировать первичные представления о спектральном анализе, его применении; развивать   умения   работать   с   прибором,   умение   определять   вид   спектра,   работать   в рабочей тетради согласно алгоритма инструкционной карты; воспитывать   любовь   к   профессии,   интерес   к   профессии;   формировать   активную гражданскую позицию, уважение друг к другу, умение работать в команде; Межпредметные   связи:  химия,   аналитический   контроль   металлургического   производства, металловедение. Оборудование: спектроскоп двухтрубный (11 шт), лампа с обычной нитью накаливания, лампа люминесцентная (1 шт), трубки спектральные (2 шт), прибор для зажигания спектральных трубок «Спектр» (1 шт), источник электрической энергии выпрямитель полупроводниковый ВС­4­12 (1 шт); комплект соединительных проводов, светофильтры. План урока 1. Орг. момент     организация уч­ся  психологический настрой вступительное слово ­ Сегодня мы выполняем лабораторно­практическое занятие № 16.  ­   Давайте   вспомним   технику   безопасности   во   время   выполнения   лабораторно­практических работ.  2. Знакомство с темой, целями и задачами урока. Темы урока: Наблюдение спектров излучения и поглощения Цели урока: (формулируют студенты) изучить прибор спектроскоп, изучить спектры излучения и поглощения План: 1. Повторение знаний о спектрах, видах, анализе. 2. Знакомство с прибором спектроскоп. 3. Выполнение заданий. 4. Подведение итогов работы, вывод. 5. Ответы на контрольные вопросы. 3. Повторение ранее изученного. (20 мин) 1. Что такое спектр? (Совокупность цветовых полос, получающихся при прохождении  светового луча через преломляющую среду) 2. Какие виды спектров вы знаете? (сплошной, линейчатый, полосатый) 3. Какие виды спектров вы еще знаете? (испускания и поглощения) 4. Дайте определение спектрам испускания и поглощения.  Совокупность частот (или длин волн), которые содержатся в излучении какого­либо вещества, называют спектром испускания.  Спектр поглощения — это совокупность частот, поглощаемых данным  веществом.  5. Какие вещества дают сплошной, линейчатый и полосатый спектры?  Сплошной спектр излучают нагретые твердые и жидкие вещества, газы, нагретые  под большим давлением.  Линейчатый спектр, это спектр, испускаемый газами, парами малой плотности в  атомарном состоянии.  Полосатый спектр ­ это спектр, который испускается газом в молекулярном  состоянии. 6. Что такое спектральный анализ?  Спектральным анализом называется метод определения химического состава  вещества по его спектру. Для качественного исследования видимой части спектра служат специальные приборы   –  спектроскопы.  Спектроскоп —   это   прибор,   позволяющий   выяснить состав вещества по спектру его излучения. Данную   работу   выполняют   с   помощью   двухтрубного  спектроскопа, изображенного на рисунке 1, где 1­ окуляр, 2 – зрительная труба, 3 – объективы, 4 – коллиматор, 5 – щель, 6 – микрометрический винт. 4. Актуализация знаний, умений и навыков. (Связь со специальностью) В   практику   все   шире   внедряются   химические   и   физико­химические   методы определения химического состава металлов, обладающие рядом ценных характеристик. Одно   из   главных   мест   среди   этих   методов   занимает спектральный   анализ   стали и сплавов. Спектральный   анализ   стали позволяет   определять   состав   вещества   —   и   атомный,   и молекулярный. С его помощью стало возможным проведение качественного обнаружения отдельных   компонентов   анализируемой   пробы   и   количественного   определения концентраций каждого из них. Вещества   с   близкими   химическими   свойствами,   которые   сложно   или   даже невозможно   подвергнуть   анализу   химическими   методами,   можно   легко   определить спектрально. Методы количественного и качественного атомного спектрального анализа на сегодняшний день разработаны гораздо лучше, чем молекулярного, чем и объясняется их более широкое применение на практике. Атомный спектральный анализ используется при необходимости   анализа   самых   разнообразных   объектов.   Областями   его   применения являются, в первую очередь, отрасли черной и цветной металлургии, машиностроения. Сущность спектрального   анализа   стали состоит   в   следующем.   Участок испытуемого изделия (заготовки, отливки, готовой детали) очищают от грязи, окалины, краски, приближают к нему электрод до возникновения электрической дуги. Химические элементы исследуемой стали под воздействием высокой температуры электрической дуги испаряются. Пары различных элементов (молибдена, хрома и пр.) своим свечением создают спектральные линии различных цветов. По цвету спектра, видимому в оптический прибор, можно  судить  об  имеющихся  в  проверяемом  образце  стали  тех  или  иных   легирующих элементов. Атомный спектральный анализ характеризуется высокой чувствительностью, а его точность   зависит   от   структуры   и   состава   объектов   анализа.   Скорость   спектрального анализа существенно превышает скорость анализа другими методами. Причина в том, что при   проведении   спектрального   анализа   проба   не   нуждается   в   предварительном   ее разделении на отдельные компоненты, да и сам процесс анализа выполняется быстро, за несколько минут. При анализе сталей, близких по составу и структуре, можно легко достичь очень высокой точности.   Погрешность   по   отношению   к   определяемой   величине   в   этих   случаях   не превышает   1­3%.   Поэтому   серийный спектральный   анализ   металлов и   сплавов является   весьма   точным.   В   металлургической   и   машиностроительной   отраслях спектральный   анализ   сталей   в   настоящий   момент   является   основным   аналитическим методом. По   своей   сути спектральный   анализ —   приборный   метод.   Число   требующих вмешательства   спектроскописта   операций   при   использовании   современной   аппаратуры невелико,   причем   оставшиеся   операции   с   успехом   могут   быть   автоматизированы,   что позволит со временем подойти к полной автоматизации процесса определения химического состава любого вещества. 5. Выполнение заданий, согласно инструкционной карты. Задание 1. Наблюдение  спектра излучения солнечных лучей. Задание 2. Наблюдение спектра излучения электрической лампы. Задание 3. Наблюдение спектра излучения паров. Задание 4. Наблюдение спектра излучения ионизированных газов. Задание 5. Изучение спектра поглощения светофильтра. После   каждого   задания   студенты   делают   вывод   и   зарисовывают спектр! 6. Зачет: Ответы (устные) на контрольные вопросы. Выполнение заданий по карточкам. 7. Подведение итогов работы. Рефлексия.