Кристаллы и их свойства
Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: реферат федерация, алгебра
Добавил(а) на сайт: Караваев.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 | Следующая страница реферата
Другим замечательным минералом, применяемым в оптике, является флюорит.
Это чистые прозрачные бесцветные или слабо окрашенные кристаллы. Их ценными
свойствами являются изотропность, незначительная дисперсия, низкий
коэффициент преломления и, так же как у Горного хрусталя, высокая
способность пропускать инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Флюорит
используется для изготовления линз телескопов и микроскопов, для
изготовления призм спектрографов и в других оптических приборах.
Но, пожалуй, самое большое значение имеет использование оптических свойств замечательных минералов, связанное с изобретением лазера — оптического квантового генератора. Слово «лазер» представляет собой сокращение английских слов Ughf amplification by stimulated emission of radiation — усилитель света при вызванном излучении. Принцип работы лазера достаточно сложен, для генерации электромагнитного излучения в нем используется энергия, которая возникает при переходе атомов или электронов из одного энергетического состояния в другое.
Первый лазер бал создан в 1960 г. на рубине, в котором незначительная
часть ионов Al3 была замещена ионами хрома. Этот лазер излучал яркий свет с
длиной волны 694,3 нм. С помощью рубинового лазера было проведено точное
определение (локация) расстояния от Земли до Луны. Затраты энергии при этом
не превышали энергии сгорания десятка спичек. В настоящее время применение
лазеров в технике все более расширяется. Они используются для изучения
физики плазмы, при хирургических операциях, в телевидении для съемок и
передачи изображения, для сверления и сварки металлов и т. д. И xoтя в
последнее время появились лазеры и на других веществах, например газовые
или полупроводниковые лазеры, минерал рубин по-прежнему остается одним из
наиболее употребительных материалов. Преимущества рубина заключаются в его
выдающихся механических свойствах, о которых мы говорили раньше: в его
твердости, теплотоупорности и устойчивости в сильно агрессивных условиях.
Из других кристаллических веществ для лазеров используются алюминиево-
иттриевые гранаты, флюорит и ряд других преимущественно искусственных, кристаллов.
Этими примерами можно было бы закончить наш короткий рассказ о применении минералов в технике. Но области применения минералов, все более расширяются, дальнейшее развитие науки продолжает выявлять в них все новые и новые свойства. Рубиновые стекла в иллюминаторах и приборах космических кораблей, световоды из горного хрусталя, позволяющие практически мгновенно передавать с помощью лазерного луча громадное количество информации, алмазы в качестве детекторов ядерных излучений — даже простое перечисление показывает, что замечательные минералы находятся на самом переднем крае науки и техники.
Рост потребления минералов не обеспечивается природными месторождениями, поэтому все более и более расширяется синтез минералов, их искусственное производство на заводах.
Лабораторная работа №1
Выращивание кристаллов
Оборудование: поваренная соль, дистиллированная вода, воронка, стеклянная палочка, вата, стаканы.
Существуют два простых способа выращивания кристаллов из пересыщенного
раствора: путем охлаждения насыщенного раствора или путем его выпаривания.
Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного
раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать
кристаллы алюмокалиевых квасцов.
Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры — уменьшается.
При охлаждении насыщенного при 40° С раствора до 20° С в нем будет находиться около 15 г избыточного количества квасцов на 100 г. воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т. е. раствор будет пересыщенным.
С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, и при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества пз раствора выпадает в виде кристаллов, число которых тем больше, чем большее число центров кристаллизации содержится в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики квасцов. Если дать выпавшим кристалликам подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.
Для выращивания крупного кристалла в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор вносят кристаллик — затравку, заранее прикрепленный на волосе или топкой леске, предварительно обработанной спиртом.
Можно вырастить кристалл и без затравки. Для этого волос или леску
обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, что бы конец висел свободно.
На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.
Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3—5° С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура станет комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.
Порядок выполнения работы:
1. Я тщательно вымыл 2 стакана и воронку и подержал их над паром
2. Налил 100 гр. Дистиллированной воды в стакан и нагрел ее до 300С.
Приготовил насыщенный раствор соли и слил его через ватный фильтр в чистый стакан. Закрыл стакан крышкой. Подождал пока раствор остынет до комнатной температуры и открыл стакан. Через некоторое время началось выпадание кристаллов.
3. Через сутки слил раствор через ватный фильтр в чистый стакан. Среди множества кристаллов оставшихся на дне первого стакана выбрал самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепил кристалл – затравец к нитке и подвесил его в раствор. Поставил стакан в теплое место.
4. Рост кристалла происходил в течение 61 дня. Кристалл – затравка имел вытянуто – овальную форму. После помещения затравки в раствор рост кристалла не происходил, а наоборот он растворялся, так как температура была на 3 – 90С выше комнатной и раствор стал не насыщенным, при этом он потерял верхние, поврежденные слои, что привело к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура стала комнатной, раствор вновь стал насыщенным, и растворение кристалла прекратилось. Начался рост кристалла. За счет испарения воды из раствора темп роста кристалла увеличивался.
К выступающим частям кристалла – вершинкам и ребрам – вещество поступает в большем, чем к серединам граней количестве, поэтому градиенты концентрации (пресыщения) возникают и вдоль поверхности.
Пока размеры кристалла невелеки, малы и гридиенты пересыщений, кристалл обычно растет плоскогранным. Причина этого заключается в том, что слои роста имеют повышенные скорости продвижения по поверхности по сравнению со скоростью возникновения новых слоев. Однако, с увеличением кристалла градиенты пересыщений вдоль граней возрастают и кристалл растет по всей своей площади.
В дальнейшем рост кристалла соли происходил нормально.
5. В конце срока выращивания я вынул кристалл соли из раствора, тщательно осушил салфеткой и измерил его. Кристалл соли увеличился в три раза от начальных размеров затравки. На этом выращивание кристалла соли завершено.
Выращенный кристалл имеет пирамидальную форму с небольшими отклонениями. Стороны кристалла ровные, имеют форму прямоугольников.
Первоначальное ощущение – что это срослось множество квадратиков и прямоугольников, такой вид имел кристалл.
Исходя из этого я пришел к выводу, что атомы кристаллов имеют правильную геометрическую форму, и когда они сращиваются в один кристалл, тот приобретает так же правильную геометрическую форму с небольшими отклонениями.
Вывод: в этой лабораторной работе я научился выращивать кристаллы поваренной соли и узнал, что этим способом можно выращивать кристаллы любых других простых веществ, а так же, что необходимо для выращивания и как происходит рост кристаллов.
Лабораторная работа №2
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: курсовые работы, куплю диплом купить.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 | Следующая страница реферата