Logo
Logo

Спектроскопия

Разбалловка

A1  2.00 Произведите калибровку спектрометра. Установите напряжение на лампе 12 В. Определите длины волн, соответствующие минимумам, указанным на рисунке 3.

1 $\lambda_1$ попадает в широкие ворота $[653\ нм,713\ нм]$ (проверяется первая по убыванию). 0.20
2 $\lambda_1$ попадает в узкие ворота $[668\ нм,698\ нм]$ (проверяется первая по убыванию). 0.30
3 $\lambda_2$ попадает в широкие ворота $[578\ нм,638\ нм]$ (проверяется вторая по убыванию). 0.20
5 $\lambda_2$ попадает в узкие ворота $[593\ нм,623\ нм]$ (проверяется вторая по убыванию). 0.30
6 $\lambda_3$ попадает в широкие ворота $[521\ нм,581\ нм]$ (проверяется третья по убыванию). 0.20
7 $\lambda_3$ попадает в узкие ворота $[536\ нм,566\ нм]$ (проверяется третья по убыванию). 0.30
8 $\lambda_4$ попадает в широкие ворота $[476\ нм,536\ нм]$ (проверяется четвертая по убыванию). 0.20
9 $\lambda_4$ попадает в узкие ворота $[491\ нм,521\ нм]$ (проверяется четвертая по убыванию). 0.30
B0  -20.00 Выданный вам фотонный кристалл (см. оборудование (S1)) очень хрупкий. В стойку (2) вставьте магнитный держатель (4). На магнитный держатель (4) установите держатель фотонного кристалла (11). Достаньте фотонный кристалл (S1) из чашки Петри и установите его на держатель (11). Не роняйте и не тыкайте в кристалл. Порча кристалла приводит к дисквалификации этого тура.

1 Порча фотонного кристалла. -20.00
B1  1.60 Снимите спектр исходного излучения. Установите в ход лучей в системе (рис. 2) фотонный кристалл в держателе. Снимите спектр прошедшего излучения. Пронаблюдайте четыре глубоких минимума пропускания. Определите, на каких длинах волн $\lambda$ наблюдаются минимумы пропускания. Определите, каким значениям $m$ они соответствуют. Определите соответствующие значения $t$.

1 0.00
2 $\lambda$ попадает в широкие ворота. 4 × 0.10
3 $\lambda$ попадает в узкие ворота. 4 × 0.10
4 Верное значение $m$. 4 × 0.15
5 $t$ попадает в ворота. 4 × 0.05
B2  0.40 Найдите ещё один минимум пропускания фотонного кристалла. Какие $\lambda$, $m$ и $t$ ему соответствуют? Сохраните использованный при решении этого пункта график в папку Plots.«Фамилия» с названием «B2». На графике должен присутствовать найденный минимум и по меньшей мере еще один полученный ранее. При отсутствии файла пункт оцениваться не будет!

1 Присутствует график (сохранён файл). 0.15
2 $\lambda$ попадает в широкие ворота $[411\ нм,471\ нм]$. 0.05
3 $\lambda$ попадает в узкие ворота $[426\ нм,456\ нм]$. 0.05
4 Верное значение $m=11$. 0.10
5 $t$ попадает в ворота $[0.74,0.91]$. 0.05
B3  0.50 Найдите шестой минимум. Опишите, как вы это делаете. Какие $\lambda$, $m$ и $t$ ему соответствуют? Сохраните использованный при решении этого пункта график в папку Plots_«Фамилия» с названием «B3». На графике должен присутствовать найденный минимум и по меньшей мере еще один полученный ранее. При отсутствии файла пункт оцениваться не будет.

1 Присутствует график (сохранён файл). 0.20
2 $\lambda$ попадает в широкие ворота $[771\ нм,831\ нм]$. 0.05
3 $\lambda$ попадает в узкие ворота $[786\ нм,816\ нм]$. 0.10
4 Верное значение $m=6$. 0.10
5 $t$ попадает в ворота $[0.28,0.44]$. 0.05
B4  1.00 Найдите седьмой минимум. Опишите, как вы это делаете. Найдите соответствующие ему $\lambda$ и $m$. Найдите коэффициент пропускания $t$. Сохраните использованный при решении этого пункта график в папку Plots_«Фамилия» с названием «B4». На графике должен присутствовать найденный минимум и по меньшей мере еще один полученный ранее. При отсутствии файла пункт оцениваться не будет.

1 Присутствует график (сохранён файл). 0.30
2 $\lambda$ попадает в широкие ворота $[931\ нм,991\ нм]$. 0.20
3 $\lambda$ попадает в узкие ворота $[946\ нм,976\ нм]$. 0.20
4 Верное значение $m=5$. 0.20
5 $t$ попадает в ворота $[0.33,0.57]$. 0.10
B5  0.50 С помощью закона Брэгга-Снелла найдите величину $Dn$ для выданного вам фотонного кристалла.

1 Предложен метод нахождения $Dn$. 0.20
2 $Dn$ попадает в ворота\[[2.20\ мкм,2.68\ мкм]\] 0.20
3 $Dn$ попадает в ворота\[[2.32\ мкм,2.56\ мкм]\] 0.10
C1  0.50 Наполните спектрометрическую кювету раствором анилин-оранжа (примерно 3 мл). Снимите зависимость коэффициента пропускания анилин-оранжа $t_a(\lambda)$. Постройте график на спектроскопическом шаблоне <> в листе ответов. Шкалы длин волн и коэффициента пропускания нанесены за вас. Укажите, каким фильтром является анилин-оранж: коротковолновым (пропускает короткие волны) или длинноволновым (пропускает длинные волны).

1 Построен график. 0.10
2 Ставится, если отсутствуют колебания на графике интенсивности. 0.20
3 Длинноволновый фильтр 0.20
C2  0.50 Наполните спектрометрическую кювету раствором медного купороса (примерно 3 мл). Снимите зависимость коэффициента пропускания медного купороса $t_{Cu}(\lambda)$. Постройте график на том же спектроскопическом шаблоне <> в листе ответов. Шкалы длин волн и коэффициента пропускания нанесены за вас. Укажите, каким фильтром является раствор медного купороса: коротковолновым (пропускает короткие волны) или длинноволновым (пропускает длинные волны).

1 Построен график. 0.10
2 Ставится, если отсутствуют колебания на графике интенсивности. 0.20
3 Коротковолновый фильтр 0.20
C3  0.50 Наполните спектрометрическую кювету смесью растворов анилин-оранжа и медного купороса в соотношении 1:1 (т.е. по 1.5 мл каждого). Снимите зависимость коэффициента пропускания смеси $t_f(\lambda)$. Постройте график на спектроскопическом шаблоне «SpC3» в листе ответов. Шкалы длин волн и коэффициента пропускания нанесены за вас. Сохраните использованный при решении этого пункта график в папку Plots_«Фамилия» с названием «C3». При отсутствии файла пункт оцениваться не будет!

1 Снята зависимость (есть файл) из которой видно, что смешаны анилин-оранж и медный купорос в соотношении 1:1 0.30
2 Построен график 0.20
C4  1.00 Найдите теоретически, как связаны $t_a, t_{Cu}$ и $t_f$.

2 $t_f = \sqrt{t_a t_{Cu}}$ 1.00
C5  1.50 Вычислите значения $t_f^{теор}(\lambda)$ по предложенной вами формуле из пункта C4. Постройте график $t_f^{теор}(\lambda)$ на том же спектроскопическом шаблоне <> в листе ответов. Сделайте вывод о справедливости вашей формулы из пункта C4. Сделайте вывод: можно ли, используя коротковолновый и длинноволновый фильтры, получить полосовой фильтр.

1 Вычислены значения $t^{теор}_f(\lambda)$ 20 × 0.04
2 Построен график $t^{теор}_f(\lambda)$ 0.20
3 Сделан вывод, что формула справедлива (из правильных графиков) 0.25
4 Сделан вывод, что можно получать полосовой фильтр (из правильных графиков) 0.25
D1  0.50 Возьмите пробирку $Z$ (см. оборудование S4, замотанная пленкой пробирка), содержащую раствор тетраэтил-4,4-диаминотрифенилметана оксалата. В зависимости от наклона можно создать слой жидкости разной толщины. Выньте лампу из штатива (аккуратно! лампа горячая!), положите ее на скамью горизонтально. Посмотрите на горящую лампу через слой жидкости максимальной толщины. Укажите наблюдаемый цвет. Посмотрите на горящую лампу через слой жидкости маленькой толщины. Укажите цвет. Как меняется цвет в зависимости от толщины?

1 Цвет через толстый слой – красный 0.20
2 Цвет через тонкий слой – сине-зелёный 0.20
3 При увеличении толщины цвет меняется от сине-зелёного к красному 0.10
D2  2.00 Используя разбавленный раствор зеленки (см. оборудование S3), снимите спектры пропускания зеленки в зависимости от толщины слоя жидкости. Концентрация разбавленного раствора равна 10 мг/л, что в 1000 раз меньше, чем в пробирке $Z$. Постройте эти спектры пропускания на одном графике. Сохраните использованные при решении этого пункта графики в папку Plots_«Фамилия» с названием «D3_N», где N – толщина слоя жидкости в миллиметрах. При отсутствии файлов пункт оцениваться не будет!

1 Сняты спектры (есть файлы). Если файлов нет - пункт не проверяется. 7 × 0.05
2 Спектры построены на графике 7 × 0.15
3 Использование опции "чувствительность", если это необходимо. Пункт не ставится, если все графики в этом пункте меньше половины 0.20
4 Учёт поглощения кювет 0.30
5 Учёт поглощения воды 0.30
D3  2.00 Для двух длин волн ($\lambda_1=480~нм$ и $\lambda_2=790~нм$) запишите в таблицу зависимость коэффициента пропускания от пройденного светом пути. Определите коэффициенты экстинкции $\varepsilon_1$ и $\varepsilon_2$ для этих двух длин волн.

1 Данные в таблице для длины волны $\lambda = 480 нм$ 7 × 0.04
2 Данные в таблице для длины волны $\lambda = 790 нм$ 7 × 0.08
3 Указан способ вычислить коэффициент экстинкции (зависимость $\ln t$ от $b$ линейна с коэффициентом $\varepsilon n$) 0.36
4 Коэффициент экстинкции $\varepsilon_1$ для $\lambda = 480 нм$ 0.40
5 Коэффициент экстинкции $\varepsilon_2$ для $\lambda = 790 нм$ 0.40
D4  0.50 Объясните эффект, который вы наблюдали в пункте D1.

1 Объяснение эффекта: коэффициент экстинкции в зеленом выше, чем в красном. 0.50
E1  1.60 Снимите спектры пропускания для 8 значений pH растворов. Постройте все эти спектры на одном спектроскопическом шаблоне <>.

1 Сняты спектры (есть файлы) 8 × 0.05
2 Спектры построены на графике 8 × 0.15
E2  0.60 Укажите длину волны $\lambda_{ch}$ в видимом диапазоне, на которой тимоловый синий наиболее чувствителен к pH. Укажите длину волны $\lambda_{iso}$ в видимом диапазоне, на которой тимоловый синий наименее чувствителен к pH.

1 Наиболее чувствительная длина волны $\lambda_{ch} \in [570 нм \div 610 нм] $ 0.30
2 Наименее чувствительная длина волны $\lambda_{iso} \in [450нм \div500 нм] $$ 0.30
E3  2.00 Для длины волны, на которой тимоловый синий наиболее чувствителен к pH, постройте график зависимости коэффициента экстинкции от pH. Коэффициент экстинкции выразите в условных единицах.

3 Указано, для поиска коэффициента экстинкции необходимо учесть, что концентрации в наших измерениях могут быть разными. Например, отнормироваться на ИК-диапазон: $t^*_{ch} = t_{ch}/t_{ИК},$ где $t*_{ch}$ – перечитанные коэффициент пропускания, $t_{ИК}$ – коэффициент пропускания для данного pH в ИК-диапазоне. 0.30
4 Коэффициент экстинкции вычисляется как $\varepsilon = - \ln(t^*_{ch})$ 0.30
5 Пересчёт 8 × 0.10
6 График 0.60
E4  0.80 Предложите способ спектрально определить значение pH раствора, в который добавили некоторое количество тимолового синего. Какой минимальный набор данных может понадобиться?

1 Предложено измерять коэффициенты пропускания $t(\lambda_{ch})$ и $t(\lambda_{iso})$. Минимальное количество данных – два числа. ИЛИ Соответствующие интенсивности (тогда 4 числа) 0.80