Kui võimsaid lasereid teadusestööstuses jms kasutatakse?

Vastus leiad õppematerjalist: Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine

Missugused võivad olla laserite väärkasutamise tagajärjed?

Vastus leiad õppematerjalist: Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine (0)

Tallinna Tehnikaülikool - Meditsiin - Riski- ja ohuõpetus

1 Hindamata

Esitatud küsimused

Missugust tendentsi on märgata graafikul?
Mis tekib on sama mis eelmisel graafikul?
Miks ei toodud lainepikkusi nende värvuste kohta?
Mis võimsusega on töös kasutatav IP termomeetri laser?
Kui võimsaid lasereid teadusestööstuses jms kasutatakse?
Missugused võivad olla laserite väärkasutamise tagajärjed?

Tallinna Tehnikaülikool Riski- ja ohutusõpetus
LABORATOORNE TÖÖ NR 7: PINDADE SOOJUSKIIRGUSE HINDAMINE IP TERMOMEETRI ABIL
Kuupäev:
Kellaaeg:
Pindade soojuskiirguse hindamine IP termomeetri abil
Nimi:
Kursus :
TÖÖ EESMÄRGID

Uurida kombineeritud infrapuna ja kontakt-termomeetri tööd, infrapuna režiimis.

Tutvuda valguse neeldumisega erinevat värvi pindades .
TÖÖVAHENDID
Hõõglamp võimsusega vähemalt 10 W, Fluke kombineeritud infrapuna ja kontakt- termomeeter , värvikaart (konsentratsioonidega), spektrivärvide diagramm, uuritavatele pindadele soojuslikku isolatsiooni pakkuv alus.
TEOREETILINE OSA
Heledus ja tumedus
Kõik kehad – nii tahked , vedelad kui gaasilised – kiirgavad soojuskiirgust, kui nende temperatuur on suurem absoluutsest nullist, st T > 0 K. Soojuskiirguseks ehk infrapunakiirguseks nimetatakse elektromagnetkiirguse seda osa, mille lainepikkus jääb vahemikku 3·10-4 – 7,5·10-7 m (piirid pole päris täpsed).
Keha kiirgustegur e iseloomustab keha materjali. Kui keha on musta värvi, siis kiirgab ta soojust väga intensiivselt ning e on lähedane ühele. Läikiva pinnaga kehadel on e ligikaudu 0. Järelikult on nende kehade soojuskiirgus praktiliselt olematu. Sama võib väita ka soojuskiirguse neeldumise kohta – tumedad kehad neelavad soojust väga hästi ning läikivad äärmiselt halvasti.
Liitvalgus
Liitvalguseks nimetatakse valgust, mis koosneb kõigist spektri värvidest.
Värviliste pindade värvilisena tajumine
Liitvalguse pinnale suunamisel, peegeldab pind tagasi seda värvi valgust, mis värvi pind ise on, kõik ülejäänud värvi valgused aga neelduvad pinnas. Seega näiteks sinine pind peegeldab tagasi sinise valguse, ent punane, roheline jt valgused neelduvad temas.
Kui mitme uuritava pinna materjal ja tumedus on sama (ei saa esineda seda, et mõni pind neelaks valgust paremini kui teine lähtudes tema tumedusest) siis sõltub valgusenergia neeldumine eelkõige pinna värvusest.
Pinna värvus määrab ära antud juhul selle, mis värvi valgust tagasi peegeldatakse ehk missuguse lainepikkusega valgus antud värvuses ei neeldu. Erinevat värvi valgustel on teatavasti erinevad lainepikkused, mis on toodud tabelis 1 (andmeanalüüsi osas).
Valguse energia
Footoni1 energia ja sageduse vahel esineb seos: mida suurem on sagedus, seda suurem on footoni energia. Iga footoni energia on seega määratud valemiga
E = h · ν, (1)
kus E – footoni energia [1 J]
h – Plancki konstant (h = 6.626·10-34 J·s)
ν - valguse sagedus [1 Hz]
Lainepikkuse ning sageduse vahel esineb aga seos: mida suurem on lainepikkus , seda väiksem on sagedus:
(2)
kus λ – valguse lainepikkus [1 m]
c – valguse kiirus (c = 3·108 m/s)
ν - valguse sagedus [1 Hz]
Seega suuremate lainepikkustega valgustel on väiksem sagedus, ning seetõttu on neis ka energia väiksem. Seega teades valguse lainepikkust saab tema energia avaldada läbi valemi:
(3)
Siinkohal tuleks aga kindlasti enne arvutusi veenduda kasutatavate suuruste mõõtühikuis. Töö lõpus lisas 1 on toodud elektromagnetlainete skaala, kust on võimalik kontollida arvutuste käigus saadud tulemuste suurusjärgu korrektsust.
Värvilisse pinda neelduv energia
Kuivõrd kasutatavast valgusallikast tuleb pidevalt liitvalgust, võib eeldada, et keha pinnale langev valgusenergia on võrdne pinnas neeldunud valgusenergia ning pinnalt peegeldunud valgusenergia summaga , lähtudes energia jäävuse seadusest:
EL = EN + EP, (4)
kus EL – Keha pinnale langev energia [1 J]
EN – Pinnas neeldunud energia [1 J]
EP – Pinnalt peegeldunud energia [1 J]
Olles tutvunud füüsikaga, mis käsitleb valguse energiat ning valguse neeldumist-peegeldumist on mõistetav, et näiteks punaselt pinnalt peegeldub väiksem kogus energiat kui siniselt pinnalt. Et mõlemale pinnale langeb aga sama kogus energiat, siis lähtudes energia jäävuse seadusest, peab neelduma punases pinnas rohkem energiat kui sinises , seega peaks punase keha temperatuur tõusma rohkem.
TÖÖ KÄIK
I OSA: SEADISTAMINE
Tutvuge infrapuna termomeetriga mõõtmisega. Termomeeter on mõeldud mõõtmaks temperatuure vahemikus -40...+550 oC.
NB! Mõõtmine toimub laserkiire abil, vältige laserkiire sattumist nahale või silma.
Andmete kogumiseks tuleb alla vajutada päästik. Päästiku vabastamise järel püsib seadme ekraanil viimane mõõtetulemus kuni uue mõõtmiseni või seadme väljalülitumiseni. Termomeeter on seadistatud mõõtma temperatuuri Celsiuse skaalal, seda tähistab ekraanil märk oC. Kui seadistus peaks olema muutunud, paluge juhendajal see taastada.
Uuritavad värvilised pinnad asetatakse päikese kätte või hõõglambi valgusesse.
II OSA: MÕÕTMINE
Uuritavatele pindadele peaks valgus langema võimalikult ühtlaselt. Seega tuleks hoida pidevalt sama distantsi hõõglambi pinna poolseima külje (st kolvi tipu) ja uuritava pinna vahel. Vahetades uuritavat värvipinda, reguleerida lambi kõrgus sobivaks – hõõglambi kolvi tipp peab olema samal kõrgusel uuritava pinna tsentriga. Ka peaksid olema pinnad soojuslikult isoleeritud esemetest, mis võiksid neid jahutada (nt betoonsein) mõõtmiste ajal ning rikkuda katsetulemusi. Joonis 1. Värvikaardi soojendamine
Iga individuaalse mõõtmisperioodi jooksul tuleks vältida nii hõõglambi kui ka uuritavate pindade liigutamist. Termomeetriga tuleb lugeda näitu võimalikult uuritava pinna lähedalt (sest uuritavad testpinnad on väikesed ning nt 30 cm kauguselt on mõõdetava pinna diameeter ca 3,8 cm).
Lähedalt mõõtmise korral tuleb samas jälgida, kas sensori ette jääv reaalne mõõdetav pind ja indikaatorlaseriga markeeritud mõõtmisala tsenter ühtivad omavahel. Kui ei ühti, korrigeerida temomeetri sensori asukohta uuritava pinna suhtes!
Mõõta igal pinnal võimalikult samas punktis kogu mõõteseeria jooksul. Kindlasti vältida mõõtmist üle hõõglambi, sest sellisel juhul kuumutab hõõglamp termomeetrit ning näidud tulevad ebatäpsed. Lisaks võib sellise väära metoodika kasutamise korral mõõteseadme rikkuda.
Mõõtmine toimub kahes osas:

Uurige valguse neeldumist värvikaardil, kus on antud erinevad värvused erinevate tumedusastmetega. Mõõtmiste käigus vaadelge erinevaid värvusi, millel on sama tumedusaste (märgitud %). Esimene mõõtmine viige läbi ajahetkel t = 0 s. Esimese mõõtmise ajal mõõtke ära kõikide uuritavate pindade algtemperatuurid. Seejärel registreerige ettenähtud ajavahemike järel üksiku värviruudu (nt punase) temperatuurid. Seejärel laske pindadel jahtuda algtemperatuurini, enne uue värvuse juurde liikumist. Korrake mõõtmisi järgmiste värvidega. Tulemused märkida tabelisse 2.

Enne spektrivärvide diagrammi mõõtmist oodake kuni värvikaardi pinnad on saavutanud algtemperatuuri (siis ilmselt on jõudnud jahtuda ka diagramm algtemperatuurini, mis paratamatult on eelnevalt soojenenud värvikaardiga läbiviidud katsete ajal). Korrigeerige lambi asendit diagrammi suhtes. Korrake mõõtmisi sarnaselt eelmise mõõtmise metoodikale. Valige kolm testvärvi ja sooritage esmased mõõtmised, ilma pindu hõõglambiga soojendamata. Seejärel hakake pindu soojendama ning mõõtke tulemused sarnaselt esimesele katseosale. Tulemused kandke tabelisse 3.
NB! Esimene mõõtmine viige läbi ilma pindu soojendamata, mõõtes nende temperatuuri enne hõõglambi sisselülitamist.
ANDMETE ANALÜÜS
Töös kasutatava lambi võimsus on 150 W.
Töös kasutatava IP termomeetri laseri võimsus on 1 mW
Lambi kaugus testpindadest on 20 cm.
Täiendada tabelit 1 kasutades valemit (3).
NB! Energiate arvutamisel jälgi ühikuid!
1 nm = 10−9m
Footoni energia ühikuks on 1 eV
1 eV = 1,6×10-19 J
Tabel 1. Seosed värvuste ja valguse lainepikkuse vahel vaakumis .
Värvus
Lainepikkus
[1 nm]
Keskmine lainepikkus
[1 m]
Energia
[1 J]
Energia
[1 eV]
Punane
760…..630
745*10^-9
2,67*10^-19
1,66
Oranž
630…..600
615*10^-9
3.23*10*-19
2,01
Kollane
600…..570
585*10^-9
3,40*10^-19
2,12
Roheline
570…..520
545*10^-9
3,64*10^-19
2,27
Helesinine
520…..470
495*10^-9
4,01*10^-19
2,50
Sinine
470…..420
445*10^-9
4,46*10^-19
2,79
Violetne
420…..380
400*10^-9
4,97*10^-19
3,10
Tabel 2. Valguse neeldumine värvikaardil, pindade temperatuurid.
Värvus
(tumedus: 60%)
Temp [1 oC]
(t = 0 s)
Temp [1 oC] (t = 20 s)
Temp [1 oC]
(t = 40 s)
Temp [1 oC]
(t = 60 s)
Temp [1 oC]
(t = 80 s)
Punane
21,8
30,8
33,1
34,2
34,7
Roheline
22
30
32
32,4
33,6
Sinine
21,9
30,8
34,6
35
35,4
Tabel 3. Valguse neeldumine spektrivärvide diagrammil, pindade temperatuurid.
Värvus
Temp [1 oC]
(t = 0 s)
Temp [1 oC] (t = 20 s)
Temp [1 oC]
(t = 40 s)
Temp [1 oC]
(t = 60 s)
Temp [1 oC]
(t = 80 s)
Kollane
21,1
25,6
27,1
27,7
28,7
Punane
21,1
27,6
29,4
29,9
30,1
Taevasinine
21,1
29,3
31,4
32,8
33,1
KÜSIMUSED
Arvutused ja vastused küsimustele esitada lisalehel. Graafikute esitamisel kasuta teljestiku pinda maksimaalselt ära, et graafikute järgi oleks võimalikult mugav järeldusi teha

Täiendage teljestikku 1 nii, et sellel esitatud graafikud kirjeldaksid värvikaardi pindade soojenemist aja jooksul. Sõnastage, missugust tendentsi on märgata graafikul? Kas see on vastavuses teooriaga?
Kõrgemaid lainepikkusi neelav pind peaks kiiremini soojenema. Punast ja rohelist võrreldes see nii ongi. 100% see teooriaga siiski vastavuses pole, ilmselt on süüdi printer, kuna siniste toonide tumendamiseks kasutatakse musti täppe mis põhjustavad energia suurema neeldumise võrreldes puhta sinise tooniga.

Täiendage teljestikku 2 nii, et sellel esitatud graafikud kirjeldaksid spektrivärvide diagrammi soojenemist aja jooksul? Sõnastage, missugust tendentsi on märgata graafikul? Kas seos, mis tekib on sama mis eelmisel graafikul? Selgitage miks?
Tendets on sama, sest üldine reeglistik lainepikkuste neeldumise ja nende energiate vahel kehtib ka siin.

Selgitage, mis seos on valgusel ja pinna värvusel, mida kujutavad endast musta ja valget värvi pinnad? Miks ei toodud lainepikkusi nende värvuste kohta?
Pinna värvus näitab millist lainepikkust pind peegeldab. Must pind neelab kõiki värve, valge peegeldab kõiki värve.

Miks tuleb katsete käigus hoida distants hõõglambi kolvi ja uuritavate pindade vahel konstantsena ent lambi kõrgust lauast tuleb pidevalt muuta?
Energia hajub distantsil , värvipinnad aga paiknevad erinevatel kõrgustel, seega tuleb langemisnurka samana hoidmiseks lambi kõrgust muuta.

Miks on oluline laserite kasutamisel (seda isegi nii madalate võimsuste korral nagu on laser kaardikepil ehk pointeril2 ja ka antud töös kasutatava IP termomeetri indikaatorlaseril) juhinduda ohutusnõuetest?
Sest inimese silm ei ole kohanenud otsese valgusega ning laseri valgse puhul on tegemist tugevalt konsentreeritud valgusenergiaga.

Mis võimsusega on töös kasutatav IP termomeetri laser?

.DOCX Laadi alla originaalfail 8 lk · .docx · 72 allalaadimist

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #1

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #2

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #3

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #4

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #5

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #6

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #7

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine #8

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 8 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2014-04-09 Kuupäev, millal dokument üles laeti

72 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

mangopuu Õppematerjali autor

Riski ja ohutusõpetus valguse neeldumine

lainepikkus laser soojuskiirgus tumedus valgusenergia infrapuna lambi kõrgus distants

Sarnased õppematerjalid

pdf

Valguse neeldumine - infrapuna labor

Tallinna Tehnikaülikool _ Riski- ja ohutusõpetus LABORATOORNE TÖÖ NR 7: PINDADE SOOJUSKIIRGUSE HINDAMINE IP TERMOMEETRI ABIL Kuupäev: Nimi: Pindade soojuskiirguse hindamine IP 23.04 Kellaaeg: termomeetri abil 8:00 (12:00) Kursus: TÖÖ EESMÄRGID 1. Uurida kombineeritud infrapuna ja kontakt-termomeetri tööd, infrapuna reziimis. 2. Tutvuda valguse neeldumisega erinevat värvi pindades.

Riski- ja Ohutusõpetus

pdf

Valguse neeldumine praktikum

Tallinna Tehnikaülikool Riski- ja ohutusõpetus LABORATOORNE TÖÖ NR 7: PINDADE SOOJUSKIIRGUSE HINDAMINE IP TERMOMEETRI ABIL Kuupäev: Nimi: Joonas Hallikas Pindade soojuskiirguse hindamine IP 06.05.2014 Kellaaeg: termomeetri abil Kursus: MAHB-41 10.00 TÖÖ EESMÄRGID Uurida kombineeritud infrapuna ja kontakt-termomeetri tööd, infrapuna reziimis. Tutvuda valguse neeldumisega erinevat värvi pindades. TÖÖVAHENDID

Riski- ja ohutusõpetus

pdf

PINDADE SOOJUSKIIRGUSE UURIMINE IP TERMOMEETRI ABIL

27 Roheline Sinine 26 25 24 23 0 20 40 60 80 T (s) Graafik 1. Valguse neeldumine värvikaardil 2. Graafikul 2 on märgata, et kõige kiiremini soojeneb roosa värv ja kõige vähem soojeneb kollane värv. Seos on praktiliselt sama, mis eelmisel graafikul, sest roosal on neist kolmest värvist (roosa, helesinine ja kollane) kõige suurem lainepikkus ja sarnaselt punasele valgusele neeldub temas seega kõige rohkem energiat. Kõige vähem energiat peaks neelduma helesinises, sest tal on kõige väiksem lainepikkus ehk temalt kiirgab rohkem energiat

Riski- ja ohutusõpetus

docx

VALGUSTUS TÖÖKOHAS

...................................................... 12 2Valgustatuse normid kontorites..........................................................................12 4Valgustuse langemise suund / hajutatus töökohal..............................................12 7Valgustuse mõju................................................................................................. 13 1 Valgustuse mõju tervisele ja töövõimele...........................................................13 2Kunstliku valguse ohud....................................................................................... 13 3Valgustusvigadest tulenead tervisehäired..........................................................14 4Kuvarite pimestav mõju...................................................................................... 14 8Valgustuse planeerimine.................................................................................... 15 1Paigaldamise näide: e-Sense ActiLume klassiruumis.........................

Ergonoomika

pdf

Kursuse YKA0060 Instrumentaalanalüüs kordamisküsimused-I osa

Mis struktuuriga? Kui palju?) 2. Elektromagnetilise kiirguse korpuskulaar-laineliseks dualism Elektromagnetilist kiirgust (nt nähtavat valgust) saab vaadelda nii laine kui ka osakesena. 3. Elektromagnetlainete interferents ja difraktsioon Interferents - kaks kiirgusvoogu võivad üksteist kustutada või võimendada. Difraktsioon - kiirgus ei levi sirgjooneliselt vaid “paindub nurga taha”. 4. Energiaolekud ja üleminekute tingimus Energiaolekute üleminekutega kaasneb energia neeldumine (ergastus) või emissioon (relaksatsioon). Üleminekud toimuvad ainult siis, kui neelduv või emiteeritav energiahulk vastab täpselt energianivoode vahele. E1-E0 või E2-E0 5. Elektromagnetiline spekter 6. Neeldumise ja emissiooni spektrite seos Neeldumise ja emissionni spektrid on seotud nii, et nad esinevad samadel lainepikkustel. Neeldumine esined kui me külmutame gaasi ning ta hakkab valgust absorbeerima. Emissioon toimub kui me kuumutame gaasi ja ta hakkab valgust kiirgama.

Instrumentaalanalüüs

doc

Kiired ja spektrid

R = T4. Võrdetegurit kutsutakse Stefan-Boltzmanni konstandiks ning selle väärtuseks on saadud . Planck suutis aastal 1900 leida teoreetilise avaldise tasakaalulise kiirguse spektri kirjeldamiseks (Plancki kiirgusseadus), millest muuseas järeldub ka Stefan-Boltzmanni seadus. Konstandi teoreetiliseks avaldiseks tuleb , kus k on Boltzmanni konstant, c on valguse kiirus vaakumis ning h on Plancki konstant. Energia jaotus spektris- energia jaotust spektris saab uurida bolomeetri abil (joonis1). Kiirguse energiat uutitakse termopaari abil. Selleks, et uurida infrapunast osa ei tohi prismat ja läätse valmistada mitte tavalisest klaasist vaid kivisoolast (haliit) ehk NaCl. Minnes üle lühema lainepikkus poole, hakkab energia spektris vähenema. Seda mööda kuidas lainepikkus lüheneb, kasvab aga kiirguse keemiline toime (joonis2)

Füüsika

doc

Füüsika kordamine 8.klass

Füüsikalistel suurustel on tähised ja ühikud. Näiteks: Füüsikalised suurused on mass, kiirus, rõhk, teepikkus, jõud jne. 5. Mis on mõõtmine? MÕÕTMINE füüsikalise suuruse võrdlemine tema ühikuga 6. Mis on optika ehk valgusõpetus? OPTIKA füüsika osa, mis uurib valgusnähtuseid 7. Mis on valgusallikas? VALGUSALLIKAS keha, mis kiirgab valgust. Näiteks: päike, lambipirn, lõke, küünlaleek. *VALGUSKIIR valguse suuna kujutamiseks on võetud kasutusele valguskiire mõiste. *Ühetaolises (homogeenses) keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. 8. Miks näeme kehi? ME NÄEME KEHI, kui nendelt tulev valgus satub silma. Näiteks: näen päikest, kui sellelt tulev valgus satub mulle silma Me näeme kehi, neilt peegeldunud valgus satub silma. Näiteks: näen lauda, kui sellelt peegeldunud valgus satub mulle silma. Me näeme kehi valguse silmalangemise sihis. 9

Füüsika

pptx

VALGUS JA VALGUSTUS TÖÖKOHAL

VALGUS JA VALGUSTUS TÖÖKOHAS Merlin-Hans Hiiekivi 1 Sissejuhatus  Kursusetöö eesmärgiks on tutvuda valguse mõõtmise ja arvutamise meetoditega, erinevate valgustustüüpidega, valgustuse valimise alustega, valgustuse nõuetega töökohale, liigse või vähese valguse mõjuga inimesele ning eri lambipirnide tüüpidega, samuti valgustuse planeerimisega.  Kuna nägemise kaudu saab inimene u. 90% infost, mida ta töös kasutab, on valgustus üks tähtsamaid mõjureid töökohal. Halb valgustus madaldab tööviljakust, soodustab silmade väsimist ning silma-, närvi-, südame-veresoonte jt haiguste teket ja arengut. 2 Valguse liigitus

Töökeskkond ja ergonoomika

Rohkem sarnaseid