Lucrearea de laborator nr 17 1.Emiterea si absorbtia radiatiei electromagntice de catre atom. Spectre de emisie si spectre de absorbtie.
Fiecare atom in diferite situatii poate emite sau absorbi radiatii cu anumite lungimi de unda, numite linii spectrale. Metoda fizica de analiza, utilizata pentru determinarea compozitiei chimice a diferitor substante, cu ajutorul spectrelor se numeste analiza spectrala calitativa. Totalitatea Totalitatea radiatiilor de diferite lungimi de unda pe care un atom este capabil sa le emita atunci cind li se furnizeaza energie din exterior poarta numele de spectrul de emisie al atomului respectiv. Totalitatea Totalitatea radiatiilor de diferite lungimi de unda absorbite de un anumit atom atunci cind se examineaza intr-un soectru continuu poarta numele de spectru de absorbtie. Spectrele de emisie cit si cele de absorbtie pot fi sub forma de linii, benzi avind o structura particulara care depinde de compozitia chimica si starea fizica a substantei cercetate. Un sprectru de emisie se caracterizeaza prin prezenta unor linii luminoase plasate pe fond intunecat. Un spectru de absorbtie se caracterizeaza prin existenta unor linii intunecate plasate pe fondul unui spectru de emisie continuu. 2. Dispersia luminii. Mersul razelor prin prisma. Formula pentru unghiul de deviatie a razei monocromatice.
iteza de faza a undelor armonice in acelasi mediu depinde de frecventa oscilatiilor. !cest fenomen se numeste dispersia undelor. "e#ton a demonstrat ca indicele de refractie a sticlei depinde de frecventa undei luminoase. !cest fenomen l-a numit dispersia luminii. $a prisma optica sau reteua de difractie atit deviatia cit si dispersia sunt inverse in raport cu lungimea de unda. Spectrul vizibil este reprezentat de radiatiile cu lungimi de unda cuprinse intre %&'nm si (''nm. )ispersia are loc din cauza ca viteza de propagare a luminii in acelasi mediu depinde de lungimea de unda. )ispersia se manifesta mai pronuntat la trecerea luminii albe printr-o prisma din sticla grea care da o diferenta esentiala dintre indicele de refractie pentru diferite lungimi de unda. Fiecare raza monocromatica la trecerea prin prisma este deviata de la directia initiala cu un unghi ). )* +n-n!. "- indicele de refractie a mediului "-indicele de refractie a materialului din care e confectionata prisma !- unghiul prismei 3. Elemente constructive ale unui spectroscop cu doua tuburi.
Spectrul cu doua tuburi este format dintr-o prisma optica si doua tuburi-colimatorul si luneta. /risma serveste pentru obtinerea dispersia luminei. 0olimatorul este constituit dintr-o lentila convergenta reglabila asezata in focarul lentilei. 0olimatorul e menit sa trimita pe fata de incidenta a prismei un fascicul ingust de raze paralele. Fanta se regleaza astfel incit sa se asigure o finete corespunzatoare liniilor spectrale observate si concomitent o luminozitate suficienta. $uneta este formata dintr-un sistem obiectiv orientat spre prisma si un ocular prin care priveste observatorul. 4. Etalonarea spectroscopului
1talonarea spectroscopului consta in stabilirea unei dependente intre diviziunele scarii gradate si lungimile de unda ale radiatiilor. 2n acest scop se utilizeaza surse care emit radiatii cu lungimi de unda cunoscute si distribuite in tot domeniul spectral vizibil. Fiecare linie spectrala se fixeaza succesiv in dreptul indicatorului inregistrind de fiecare data unghiul respectiv de pe scara gradata. 5. naliza spectrala calitativa calitativa si cantitativa. !mportanta analizei spectrale in practiica medicala .
!naliza spectrala cantitativa se bazeaza pe faptul ca intensitatea liniilor spectrale este proportionala cu concentratie elementului respectiv. /entru efectuarea unei analize spectrale se utilizeaza aparate numite
spectroscoape sau spectrografe. !paratele de analiza spectrala sunt frecvent utilizate la cercetarea medicobiologica pentru stuiul structurii chimice a diverselor molecule organice. !naliza spectrala calitativa este larg folosita in domeniul medicinei pentru indentificarea urmelor de singe si stabilirea cauzelor diverselor intoxificatii. !ceste analize au la baza faptul ca hemoglobina si derivatii sai au spectre de absorbtie caracteristici. !ctualmente in raboratoarele clinicie sunt de stricta necesitate spectrofotometrele pentru indentificarea unor substante precum si pentru constatarea rezultatelor unor reactii de laborator.
stabilit in lipsa substantei ne da unghiul cu care substanta optic activa a rotit planul de polarizare a luminii. *. !mportanta luminii polarizate in cercetarile bio#izice si practica medicala.
3rganismele vii sunt alcatuite in mare masura din substante optic active. /entru studierea acestor substante, de obicei, se foloseshte lumina polarizata. )e aceea, lumina polarizata este aplicata pe o scara larga in biologie si medicina. 2n particular la determinarea activitatii optice a albuminei din serul snaguin cu scopul de a diagnostica cancerul sau in clinica practica la determinarea concentratiei glucozei si albuminei in urina la bolnavii de Lucrarea de laborator nr 18 diabet. /olarimetria se aplica ca metoda de studiere a 1.Scara radiatiilor elecrtromagnetice. "umina transformarilor strtucturale in particular in biofizica nepolarizata si plan polarizata. Unda electromagnetica se caracterizeaza prin vectorul moleculara. Microscopia polarizanta serveste la determinarea izotropiei si anizotropiei optice a diferitor intensitatii cimpului electric variabil si inductie cimpului magnetic variabil. $ungimile de unda cuprinse intre %&'- elemente histologice. $umina polarizanta poate fi aplicata la studierea modelelor pentru aprecierea tensiunilor (''nm perceputa de ochiul omului reprezinta spectrul mecanice. vizibil sau lumina. 3scilatiile vectorului de lumina se efectuiaza in pane diferite. 2ntr-un plan perpendicular pe Lucrarea de laborator Nr 20 directia de propagare se numeste lumina nepolarizata. $umina care oscilatiile tuturor vectorilor de lumina au loc numai in plane paralele se numeste lumina plan 1. Emisia spontana spontana si stimulata. !nversiunea !nversiunea populatiilor. populatiilor. polarizata sau liniar polarizata. $aser- amplificarea luminii prin emisia stimulata a radiatiei. 0a urmare a absorbtiei de energie un electron 2.Fenomene #izice in care are loc polarizarea luminii. poate sa efectueze o tranzitie cuantica de pe un nivel de Dicroismul. energie inferior pe un nivel de energie mai superior. $umina natuala poate fi polarizata prin reflexie, refractie !ceste stari se numesc stari metastabile si joaca un rol sau prin dubla refractie. /roprietatea unor substante important in producerea fenomenului laser. )atorita unor birefrigente de a absorbi o raza mai mult decit pe alta se cauze interne sau externe atomul se dezexcita electronul numeste decroism. revenind pe nivelul energetic initial si emite un foton a carui energie este egala cu cea a fotonului absorbit. 4. Dispozitive de polarizare. $risma %icol &%icolul'. )aca electronul revine de la sine pe nivelul energetic $olaroidul. initial fenomenul se numeste emisie spontana. )aca un /olarizarea luminii prin dubla refractie utilizind un cristal astfel de electron este obligat sub actiunea unei cauze de spat de islanda. 0ristalul este taiat dupa diagonala externe sa revina pe nivelul initial dupa un timp mai scurt scurta iar fetel astfel obtinute ale romboidului se lipesc cu atunci fenomenul se numeste emisie stimulata. /entru a balsam de 0anda. !nsablul astfel obtinut poarta se produce fenomenul laser este nevoie sa existe un denumirea de "icol. /olaroidul reprezinta o pelicula numar cit mai mare de atomi in stare energetica transparenta de celuloid ce contine un numar mare ded superioara, adica, este necesar sa se inverseze raportul cristale mici la fel orientate de substanta anizotropa numarului de atomi din sistem in favoarea celor excitati. dicroica. 1xemplul de substanta anizotropa dicroica Fenomenul prin care marea majoritatea a atomilor poate servi herapatita, care polarizeaza lumina si mediului activ laser se afla in stare energetica superioara absoarbe complet una din cele doua raze. )aca in calea se numeste inversiunea populatiilor. razei polarizate ce iese din primul polarizator asezam un al -le polarizator, raza de lumina trece prin acest "icol. 2. Pompajul fotonic. fotonic. Mecanismul Mecanismul de functionare functionare a 4. Substante optic active. (ngiul de rotire speci#ic.
Unele substante poseda proprietatea ed a roti planul de polarizare a luminii incidente. !stfel de substante se numesc substante optic active, iar proprietate lor de a roti planul de polarizare a luminii se numeste activitatea optica. )aca planul de polarizare este rotit spre dreapta substanta se numeste dextrogira, iar spre stinga levogira. Unghiul cu care solutia optic activa roteste planul de polarizare a luminii la o anumita temperatura si lungime de unda este direct proportional cu concentratia a solvitului si cu lungimea stratului de solutie strabatuta
[ α ] l ¿ 10 φ C = ¿ 0- concentratia a solvitului 5fi6 7 unghiul solutiei optic active 8- unghiul de rotatie l- lungimea tubului 5.)onstructia polarimetrului. $olarimetria
Metoda de analiza clitativa si cantitativa a diferitor substante optic active in care se foloseste lumina polarizata se numeste polarimetria. /olarimetria este bazata pe masura unghiului cu care o anumita cantitate de solutie a substantei optic active roteste planul luminii polarizate. !paratele utilizate pentru masurarea unghiului de rotire al planului de vibratie a luminii polarizate se numeste polarimetre. 0el mai simplu polarimetru consta din doi "icoli identici 9 polarizorul si analizorul. Substanta optic activa se introduce in tub, rotirea analizorului necesara pentru restabilirea aceluiasi cimp care a fost
laserului cu gaz. Caitatea rezonanta.
/rocesul prin care are loc transmiterea de energie necesara pentru realizarea inversiunii populatiilor, se numeste pompaj fotonic. :ealizarea pompajului fotonic se poate realiza prin mai multe cai9 fotonica, electrica, chimica. /entru a evita pierderea spre exteriorul mediului activ a primilor fotoni stimulati si totodata pentru a lungi triectoria acestora prin mediul activ in vederea dezexcitarii stimulate a unui numar cit mai mare de atomi se impune existenta unei cavitati rezonante. 0avitatea rezonanta obliga fotonii sa ramina un timp mai indelungat in multimea de atomi excitati asigurind astfel o amplificare a radiatiei. /entru a obtine inversiunea populatiilor, deseori in calitate de mediul activ laser, este folosit un amestec a doua gaze. 2n laserul cu ;eliu "eon, rolul gazului de baza ii apartine atomilor de "eon, iar rolul gazului adaugat atomilor de ;eliu. /rin ciocnire are loc transfer de energie de la atomii de ;eliu la atomii de "eon, obtinindu-se popularea nivelului metastabil.Tranzitiile stimulate in cavitatea rezonanta, produc fasciculul laser !.
"mpor "mporta tanta nta rad radiat iatiei iei lase laserr in cer cercet cetari arile le biofizice si practica medicala
2n medicina cu ajutorul unui dispozitiv laser care emite in infrarosu se poate face determinari ale diferitor substante din singe fara sa se apeleze la obisnuita metoda a recoltarii unor probe de singe. )ispozitivul pemite masurarea precisa si rapida a continutului de glucoza, grasimi, de alcool din singe. 2n chirurgie laserul este folosit in tratarea glioamelor la desprinderea unor tumori de pe principalele vase de singe, la detasarea muschilor de os, pentru cicatrizarea ulcerului stomacal. 2n oftalmologie, laserul este folosit in retinopatia diabetica,
la prevenirea si extinderea hemoragiilor, la dezlipiri sau rupturi retiniene. 2n dermatologie, unde se utilizeaza atit efectul termic cit si cel fotobiostimulent si fotochimic, la inlaturarea tumorilor cutanate. 2n ortopedie si traumatologie, radiatia laser este indicata la tratarea unei serii intregi de afectiuni 9 artoze, posttraumatice si reumatismale. #. $eterminarea lungimii de unda% frecentei si energiei radiatiei laser.
/e bancul optic in suporturi speciale se instaliaza laserul, reteaua de difractie si ecranul. )istanta dintre retea si ecran se stabileste astfel incit pe ecran sa se observe tabloul de interferenta ce contine maximile de ordinile ,,4. 0u ajutorul riglei se masoara distanta $ de la retea pina la ecran si distanta S de la maximul central pina la maximul de ordinul inti. :aportul S<$ repr valoarea numerica a tg +fi. F3:MU$! 9 lambda * d sin 5fi6 frecventa*c
l* constanta re@elei
Lucrare de laborator Nr 21 1.(bsorbtia luminii. Legea lui )ouguer * Lambert
0antitatea de energie transformata de unda electromagnetica printr-o suprafata oarecare intro unitate de timp se numeste Flux de lumina. 2ntensitatea luminii se numeste cantitatea de energie transportata de unde de lumina intr-o unitate de timp p rintr-o unitate de suprafata perpendiculara pe directia de propagare a undei. Fenomenul in care are loc atenuarea intensitatii luminii la trecerea prin orice substanta in rezultatul transformarii energiei de lumina in alte forme de energieabsorbtia luminii. $egea absorbtiei unui fascicul pararel de lumina monocromatica intr-un mediu omogen a fost descoperita de Douguer si elaborata de $ambert. !d+!,e-d !,- intensitatea luminii incidente !d- intens lumi care a trecut printr-un strat de substante cu grosime /d0 e- baza ln -coe#icientul natural de absorbtie al substantei
$egea lui Douguer $ambert stabileste ca intensitatea luminii la trecerea printr-un strat de substanta omogena se micsoreaza odata cu marirea grosimii stratului dupa legea exponentiala. 2.Legea lui )eer. Legea lui )ouguer*Lambert* )eer.
0ercetind absorbtia luminii monocromatice in solutii colorate cu concentratii mici intr-un solvent absolut transparent pentru radiatia monocromatica, Deer a stabilit 9 absorbtia luminii monocromatice in solutii colorate are loc conform legii lui Douguer-$ambertE 2+ coeficientul monocromatic de absorbtie a solutiei colorate depinde direct de concentratieE G*HG0 Substituind formula lui Deer in formula legii D-$ambert, obtinem formula ce exprima legea lui D-$-Deer, care
"'- nr initial de atomi radioactivi "+t 7 nr de atomi radioactivi ramasi t- timpul scurs de la inceputul experimentului $ambda- constanta de dezintegrare caracteristica fiecarei subst radioactive 2n locul constantei de dezintegrare adesea este folosita o marime numita perioada de injumatatire. /entru a determina relatia dintre $ambda si T in expresia matematica a legii de dezinteg rare substituim t prin T si "+t prin " '< si obtinem 9 "'<*"'e-lambda=t. $egea dezintegrarii 9 "+t* " '=-t
Lg.natural al marimii inverse coeficientului de transmisie optica se numeste extinctia substantei
&. $ifractia luminii. 'eteaua de difractie.
>n fizic?, difrac@ia se refer? la diverse fenomene asociate cu ocolirea de c?tre unde a obstacolelor ap?rute An calea lor.)ifrac@ia are loc An cazul oric?rui tip de und?, inclusiv undele acustice, undele de la suprafa@a apei, Bi undele electromagnetice cum ar fi lumina vizibil?, razele x Bi undele radio. >ntrucCt obiectele materiale au Bi ele propriet?@i ondulatorii, difrac@ia apare Bi An cazul particulelor de substan@? ca electroni, protoni, neutroni Bi poate fi studiat? conformmecanicii cuantice. :e@eaua de difrac@ie este format? din fante Anguste, rectilinii, paralele, echidistante foarte apropiate.
)ezintegrarea radioactiva este un fenomen spontan. /e de alta parte este si un fenomen aliator 9 nu se poate prezice cind se va dezintegra un anumit nucleu nestabil. $egea statistica exprima dependenta numarului nucleelor nedezintegrate de timp 9 "+t*" 'e-Gt.
D=ln
(
1
tau
)
4.Schema si principiul de lucru a colorimetrului #otoelectric Solutia cercetata se toarna in cuva. Lumina de la sursa trecind prin filtru si cuva cade pe celula fotovoltaica. La bornele celulei fotovoltaice este unit galvanometrul devierea acului caruia este proportionala cu marimea fluxului de lumina care trece prin solutie. $,-,N 5.Metoda #otocolorimetrica aplicatii in medicina. Analiza spectrelor de absorbtie se aplica in medicina, de ex, la determinarea saturatiei singelui cu ! numita "#$%&&%'R#%. Aceasta metoda se bazeaza pe variatia spectrului de absorbtie al singelui in functia de saturatie lui cu !. (e baza fenomenului absorbtiei luminii s)a elaborat diferite metode fotometrice de studiere a solutiilor colorate, in particular calorimetria de contraceptie care repr in caz particular al fotometriei si se aplica la determinarea concentratiei solutiilor colorate. &etoda fotocalorimetrica are o deosebita importanta in studierea microelementelor. *u a+utorul calorimetrului fotoelectric se poate determina concentratia microelementelor cu o exactitae cuprinsa in limitele - )) -)/g0l
Lucrare de laborator Nr 22 1.adioctivitatea. ipuri de dizintegrari nucleare.adiatiile nucleare.
:adioactivitatea este un fenomen rezultant din dezintegrarea radioactiva a atomilor sau mai bine zis nucleelor acestora. 1ste procesul prin care nucleul unui atom se transforma spontan in alta specie de nucleu atomic.$a dezintegrarea radioactiva exista doua tipuri de radiatii emise 9 a particule subatomice +raze IalfaJ, raze IbetaJ, raze Ibeta KJ, neutroni b unde electromagnetice +raze 5gama6 )ezintegrarea IalfaJ produce un nucleu al atomului cu un nr de ordine cu mai mic si numar de masa cu ( mai mic. )ezintegrarea 5Deta6 produce un nucleu cu nr atomic cu mai mare si cu acelasi nr de masa. $a dezintegrarea Deta are loc transformarea unui neutron intr-un proton si un electron.)ezintegrarea DetaK se produce cind nucleul are un exces de protoni in raport cu nr neutronilor, se produce un nucleu cu nr de ordine cu mai mic si acelasi nr de atomi. :adiocactivitatea Lama nu prezinta o emisie de materie provenita din nucleu ci o emisie de energie sub forma de radiatie electromagnetica. 2. "egea dezintegrarii radioactive. )onstanta de dezintegreare. $erioada de inumatatire.
3. ctivitatea subst radioactive. (nitatile de masura. Fondul radioactiv.
"r de dezintegrari intr-o unitatea de timp produse in sursa numita activitatea radioactiva. Unitatea de masura a activitatii unei surse radioactive in S2 este !N* DO +becOuerel . 3 unitate mai frecventa utilizata in practica ce corespunde activitatii unui gram de radiu este numit 0urie 0 i*4,% = ' 'DO . !ctivitatea specifica caracterizeaza concetratia subst radioactive in preparatul respectiv. Folosind notiunea de activitate radioactiva, legea de dezintegrare are expresii matematice analogice celor mentionate anterior !+nT*!'<n 4. Detectoare de radiatii nucleare. )ontrolul 6eigerMuller
)etectorul radiatii nucleare este un sistem care pune in evidenta particulele nucleare, pemite determinarea nr lor, precum si a unor caracteristici cum ar fi energia sau masa. )upa principiul de functionare detectoarele se impasrt in 9 a detectoare care se bazeaza pe fenomenul de ionozare in gaz. $a trecerea unei particule incarcate prin gazul detectorului se produc perechi 23"-1$10T:3"2 colectate de doi electrozi la care se aplica o diferenta de potential. Un astfel de detector este camera de ionizare. b detectoare care se bazeaza pe aparitia scintilatiilor. 1ste vorba de a acumula raditia emisa de atomi radioactivi si de a transforma in semnale electrice. c detectoare care se bazeaza pe fenomenul de formare de prechi electron-gol in cristale semiconductoare. "r de perechi electro-gol este proportional cu energia particulei. 0ontorul Leiger-Muller este format dintr-un condensator cilindric inchis intr-un tub de sticla. !nodul este u n fir ft subtire, 0atodul este un cilindru metalic sau o pelicula metalica, depusa pe peretele interior al tubului. 1lectrozii sunt legati la o diferenta de potential de citeva sute de volti. )in cauza constructiei sale cimpul electric in vecinatatea anodului este foarte intens. $a trecerea particulei nucleare incarcate in gazul din interiorul contorului se produc perechi 2oni-1lectroni. Se formeaza o avalansa de 2oni si electroni. 2n circuit apare un curent de descarcare de scurta durata. 0urentul care trece prin circuit produce la bornele rezistorului o cadere de tensiune care este amplificata si inregistrata. !cesta este impulsul de tensiune. 5 Determinare #ondului radioactiv si a activitatii unei substante radioactive utilizind instalatia 7-4.
2nstalatia de tip D-( este confectionata din blocuri 9 blocul de baza si blocul contoarelor. Dlocul de baza include dispozitivul pentru alimentarea contorului LeigerMuller cu tensiune inalta si circuitele electronice, prevazute pentru numararea si inregistrarea impulsurilor. /e panoul din fata sunt situate butoanele de comanda cu inscriptiile respective si comutatorul polaritatii. Tot pe acest panou pot fi citite indicatiile celor & decatroane, ce servesc pentru inregistrarea impilsurilor. Fiecare decatron repr un tub cu descarcare in gaz.
