книги / Оптическое материаловедение
..pdf
15.Переместите в центр поля зрения следующий отпечаток и повторите пп. 10 – 14 для каждого отпечатка.
16.Вычислите среднее значение 
H 
.
17. Рассчитайте погрешность измерения Н по формуле
|
|
|
|
|
|
H |
t ,n |
2 H ,i H |
2 |
Hпр |
2 |
n n 1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
и относительную погрешность ɛН по формуле
H H .
H
Значение приборной погрешности Hпр определите по табл. 8.4 в соответствии со значением 
H 
.
18. Запишите результат в виде:
|
H |
H |
H , H |
|
H |
при α = 0,95. |
|
|
|
|
H |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты экспериментов |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
H ,i |
|
H ,i |
|
2 |
|
измере- |
Нμ |
|
H |
H |
||||
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
… |
|
… |
… |
|
|
||
10
Σ
Среднее
значение
71
α = 0,95; |
|
tα,n = …; |
|
Hпр = …; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
t ,n |
2 |
H ,i |
H |
2 |
|
2 |
…; |
||
|
n n 1 |
Hпр |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
H |
|
H |
... ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
H 
H 
H ..., ɛН =… при α = 0,95.
Задание 2. Определение параметров
хрупкости стекла
1.Протрите поверхности XY-координатного стола и стеклянного образца чистой тряпочкой для удаления пыли и различных загрязнений.
2.Положите образец стекла на XY-координатный стол и, наблюдая в окуляр при увеличении объектива ×10, выберите участок, в пределах которого будут производиться измерения. На выбранном участке не должно быть царапин, трещин и микросколов.
3.Поверните турель микротвердомера для наблюдения поверхности при увеличении объектива ×40 и, вращая подъемный маховик 6 (см. рис. 8.3), настройте резкое изображение поверхности стекла.
4.Поворотом турели микротвердомера установите индентор над выбранным участком стекла для нанесения отпечатка.
5.На микротвердомере HVS-1000 установите нагрузку 500 г (отображается на экране монитора) и, нажимая клавишу [DURN], установите время выдержки под нагрузкой Т = 15 с (отображается на экране монитора).
6.При нажатии клавиши [LOAD] произойдет автоматическое нагружение. При этом на экране монитора
72
последовательно будут отражаться этапы автоматического нагружения. Дождитесь, когда экран монитора вернется к первоначальному виду.
7.Осторожно поверните турель микротвердомера для наблюдения поверхности при увеличении объектива ×40 и, выведя с помощью микровинтов 5 первый отпечаток в центр поля зрения, подъемным маховиком 6 настройте резкое изображение отпечатка на поверхности стекла.
8.Определите направление измерения по характеру расположения трещин в углах отпечатка. Если трещины выходят из левого и правого углов отпечатка, то измерения производят по горизонтальной оси. Если трещины выходят из верхнего и нижнего углов отпечатка, то измерения производят по вертикальной оси (надо повернуть микрометр на 90°).
9.Совместите обе измерительные линии и поворотом колеса левой линии (см. рис. 8.6) установите их на левый (или верхний) угол отпечатка. Нажмите клавишу [CLEAR].
10.Поворотом колеса правой линии (см. рис. 8.6) установите вторую измерительную линию на правый (или нижний) угол отпечатка. Нажмите кнопку ввода. На экране монитора отобразится значение диагонали отпечатка l (d1). Запишите результат в табл. 8.3.
11.Совместите обе измерительные линии и поворотом колеса левой линии (см. рис. 8.6) установите их на левый (или верхний) конец трещины. Нажмите клавишу [CLEAR].
12.Поворотом колеса правой линии (см. рис. 8.6) установите вторую измерительную линию на правый (или нижний) конец трещины. Нажмите кнопку ввода. На экране монитора отобразится значение длины трещины b (d1). Запишите результат в табл. 8.3.
13.Выберите следующий участок поверхности и поворотом турели микротвердомера установите индентор над выбранным участком стекла для нанесения отпечатка.
73
14.Повторите измерения по пп. 3 – 12 для 10 отпечатков.
15.Вычислите средние значения l и b.
16.По формуле (8.2) рассчитайте индекс хрупкости 
Bb 
.
17.По формуле (8.3) рассчитайте величину прочности
Kc 
. Значение модуля Юнга для листового стекла приведено в
табл. 8.1.
18. По формуле (8.4) рассчитайте индекс недолговечности
Bf 
.
19. Найдите относительное расхождение, %, индексов хрупкости и недолговечности.
Результаты экспериментов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Номер измерения |
|
|
|
|
|
l, мкм |
|
|
|
|
|
|
|
b, мкм |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р = …; Е = …; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
2E P l |
2 |
|
|
||||
Bb |
|
|
|
... ; |
|
Kc |
0,026 |
|
|
... ; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
b 3 |
|
|||||||||||
|
|
|
P |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Bf |
|
H |
|
Kc ... ; |
|
Bb |
Bf |
|
100 % ... |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Bb |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
74
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.4 |
|
|
Приборная погрешность микротвердомера HVS-1000 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интервалы измерения микротвердости Hμ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузка, г |
100 ± 50 |
200 ± 50 |
300 ± 50 |
400 ± 50 |
500 ± 50 |
600 ± 50 |
800 ± 150 |
1100 ± 150 |
1375 ± 125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приборная погрешность измерения твердости |
Hпр |
|
||||
10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
6 |
18 |
30 |
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
6 |
16 |
27 |
40 |
55 |
68 |
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
6 |
14 |
24 |
36 |
50 |
64 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
6 |
12 |
21 |
32 |
45 |
60 |
75 |
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
4 |
10 |
18 |
28 |
40 |
54 |
70 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
3 |
10 |
15 |
24 |
30 |
42 |
49 |
80 |
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
3 |
8 |
12 |
16 |
25 |
30 |
35 |
60 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75
КОМПЛЕКСНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ЭКСПЕРТИЗА ЦВЕТНЫХ СТЕКОЛ
Цели выполнения лабораторной работы
Цель комплексной лабораторной работы «Экспертиза цветных стекол» – развитие навыков проведения комплексных исследований с использованием современной исследовательской аппаратуры для определения характеристик материалов. В процессе выполнения работы студенты должны самостоятельно, творчески и грамотно использовать теоретические знания по курсу «Оптическое материаловедение». Кроме этого, они должны закрепить навыки работы с научной и справочной литературой. Требования к пояснительной записке вырабатывают умение критически обобщать информацию, имеющуюся в литературе, кратко и обоснованно описывать технические решения, грамотно и в соответствии с ГОСТами оформлять расчетные и графические материалы.
Методика выполнения работы
Комплексная лабораторная работа проводится студентами самостоятельно под руководством научного руководителя. При выполнении комплексной лабораторной работы студенты должны использовать освоенные в лабораторном практикуме методики проведения исследований оптических и физических характеристик оптических материалов, ознакомиться с основными требованиями ГОСТ 9411–91 (приложение). Работа выполняется последовательно в несколько этапов.
Первый этап – получение технического задания, изучение требований ГОСТ 9411–91 к цветным оптическим стеклам и составление плана выполнения работы.
Второй этап – проведение необходимых экспериментов для определения нормируемых ГОСТом характеристик оптических материалов.
76
Экспертиза цветных стекол проводится по комплексу параметров, определенных в ГОСТ 9411–91. В соответствии с этим ГОСТом оптическое цветное стекло прежде всего нормируют по следующим оптическим параметрам:
1)форма спектра пропускания;
2)показатель поглощения α(λ) слоя стекла при длинах волн, заданных для стекла каждой марки;
3)отношение показателей преломления α(λ1)/α(λ2) для заданных длин волн;
4)показатель поглощения в области наименьшего поглощения α(λ0);
5)длина волны λгр;
6)крутизна кривой оптической плотности KР;
7)показатель преломления ne (nD).
Длина волны λгр характеризует границу пропускания, при которой оптическая плотность стекла превышает на 0,3 оптическую плотность стекла при длине волны λ0 или коэффициент внутреннего пропускания равен 0,50. Крутизна кривой оптической плотности стекла KР вычисляется как разность оптических плотностей стекла при длинах волн λгр – 20 нм и λгр.
Кроме того, для цветных стекол нормируется их плотность ρ.
Для определения марки цветного стекла обычно достаточно определить спектральные характеристики и плотность. Сочетание этих характеристик позволяет однозначно указать марку исследуемого стекла.
Экспертизная работа содержит два независимых исследования:
1.Определение характеристик прозрачности по кривым пропускания и поглощения (проводится с помощью спектрофотометра СФ-2000).
2.Определение плотности (методом гидростатического взвешивания).
77
Третий этап – описание результатов исследований и сравнение их с нормативными параметрами ГОСТа, определение марки исследуемого стекла.
Четвертый этап – описание методов получения цветного стекла. На этом этапе предстоит работа с литературными источниками.
Оформление пояснительной записки
Пояснительная записка к комплексной лабораторной работе должна отражать основные этапы работы над курсовым проектом и содержать следующие разделы:
1.Титульный лист.
2.Содержание.
3.Введение.
4.План выполнения работы.
5.Экспериментальная часть с описанием методик эксперимента.
6.Технология получения цветного стекла.
7.Список литературы.
Текст печатают на одной стороне листа формата А4, с левой стороны оставляют поле 30 мм для брошюрования листов, а с правой – поле 10 мм, верхнее и нижнее поля по 20 мм. Шрифт текста Times New Roman, кегль14, межстрочный интервал 1,5.
Листы должны иметь сквозную нумерацию, включая листы с иллюстрациями (первым считается титульный лист – он не нумеруется). Нумерация рисунков, таблиц и формул привязывается к номеру раздела, в котором они находятся (например,
рис. 1.1; табл. 2.1).
Формулы располагаются по центру поля в отдельной строке. Нумеруются только те формулы, на которые имеются ссылки далее по ходу изложения, номер формулы ставится справа от поля в круглых скобках.
78
Таблицы должны иметь названия. Нумерация таблиц располагается над названием по правому краю таблицы (например, Таблица 2.1). Рисунки должны сопровождаться подрисуночными подписями после номера.
Ссылки в тексте пояснительной записки делаются таким образом:
–на литературу – [1];
–на рисунки (схемы, графики) – рис. 2 или рис. 3, а;
–на таблицы – табл. 4;
–на формулы – (4).
При оформлении пояснительной записки следует пользоваться представлением результатов расчетов или иных данных в виде таблиц, графиков, характеристик преобразования и диаграмм, которые позволяют существенно повысить информативность текста.
Иллюстрации являются важной частью пояснительной записки, наглядной и убедительной формой доказательства. При удачно выполненных иллюстрациях текст в основном сводится к обоснованию и пояснениям представленных иллюстраций.
Не следует перегружать рисунки надписями и обозначениями; все, что возможно, лучше перенести в подрисуночную подпись и в текст.
Необходимо употреблять только те сокращения слов, которые предварительно оговорены в пояснительной записке, а также сокращения, принятые стандартами; выдерживать единую систему обозначений.
Размерность переменных, откладываемых по осям, следует писать, отделяя запятой от обозначения переменной.
Далее приводится пример оформления пояснительной записки к комплексной лабораторной работе «Экспертиза цветных стекол».
79
Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
_______________________________________________________
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к комплексной лабораторной работе
ЭКСПЕРТИЗА ЦВЕТНЫХ СТЕКОЛ
Выполнил студент группы ФОП – 10 Петров Иван Семенович
…………………………………………
Научный руководитель канд. физ-мат. наук,
доцент кафедры общей физики Иванов Семен Петрович
…………………………………………
Пермь 2022
80