Лабораторная работа № 3, страница 71, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 19. Лабораторные и исследовательские работы. Практические работы-исследование - страница 71.

Условие.

Лабораторная работа № 3

Измерение размеров малых тел

Цель работы

Научиться оценивать размеры малых тел по фотографиям, полученным с помощью оптического и электронного микроскопов.

Оборудование и материалы

Линейка, фотографии, полученные с помощью оптического и электронного микроскопов.

Ход работы

Задание 1. Определение размера объекта по фотографии, полученной с помощью оптического микроскопа

• Приложите линейку к фотографии, полученной с помощью оптического микроскопа. Измерьте диаметр человеческого волоса на фотографии.

• Учитывая, что увеличение фотографии, сделанной с помощью оптического микроскопа, равно 90, вычислите реальный диаметр волоса. Полученные результаты занесите в таблицу в своей тетради.

Объект	Размер объекта на фотографии	Увеличение фотографии	Реальный размер объекта
1. Диаметр волоса
2. Пылевой клещ

Задание 2. Определение увеличения, которое даёт оптический микроскоп

• Приложите линейку к фотографии, полученной с помощью современного оптического микроскопа. Измерьте размер пылевого клеща на фотографии.

• Учитывая, что размер пылевых клещей составляет до 300 микрон в длину, определите увеличение, которое даёт оптический микроскоп. Полученные результаты занесите в таблицу задания 1.

Задание 3. Определение диаметра атома золота способом рядов

• Посчитайте количество атомов, находящихся в одном ряду.

• С помощью линейки измерьте длину этого ряда.

• Вычислите диаметр изображения одного атома на фотографии, разделив длину ряда на количество частиц в ряду.

• С помощью линейки измерьте отрезок, реальный размер которого равен 10 нм. Определите увеличение электронного микроскопа, разделив длину этого отрезка на 10 нм.

• Вычислите диаметр одного атома. Полученные результаты занесите в таблицу в тетради.

Число атомов в ряду	Длина ряда, мм	Диаметр изображения одного атома на фотографии, мм	Увеличение электронного микроскопа	Реальный диаметр одного атома, нм

• Сделайте вывод.

Решение.

Задание 1. Определение размера объекта по фотографии, полученной с помощью оптического микроскопа

Дано:

Размер диаметра волоса на фотографии ($d_{ф}$) = 9 мм
Увеличение фотографии ($Г$) = 90
Перевод в СИ:
$d_{ф} = 9 \cdot 10^{-3} \text{ м}$

Найти:

Реальный размер диаметра волоса ($d_{р}$) - ?

Решение:
Увеличение микроскопа определяется как отношение размера изображения к реальному размеру объекта: $Г = \frac{d_{ф}}{d_{р}}$.
Чтобы найти реальный размер объекта, необходимо размер на фотографии разделить на увеличение:
$d_{р} = \frac{d_{ф}}{Г}$
Подставим числовые значения:
$d_{р} = \frac{9 \text{ мм}}{90} = 0,1 \text{ мм}$
Переведем в микрометры (микроны), зная, что 1 мм = 1000 мкм:
$0,1 \text{ мм} = 0,1 \cdot 1000 \text{ мкм} = 100 \text{ мкм}$

Ответ: реальный диаметр волоса составляет 0,1 мм или 100 мкм.

Задание 2. Определение увеличения, которое даёт оптический микроскоп

Дано:

Размер пылевого клеща на фотографии ($L_{ф}$) = 27 мм
Реальный размер пылевого клеща ($L_{р}$) = 300 мкм
Перевод в СИ:
$L_{ф} = 27 \text{ мм} = 27 \cdot 10^{-3} \text{ м}$
$L_{р} = 300 \text{ мкм} = 300 \cdot 10^{-6} \text{ м} = 3 \cdot 10^{-4} \text{ м}$

Найти:

Увеличение фотографии ($Г$) - ?

Решение:
Увеличение микроскопа ($Г$) равно отношению размера объекта на фотографии ($L_{ф}$) к его реальному размеру ($L_{р}$). Для корректного расчета необходимо привести оба размера к одной единице измерения, например, к миллиметрам. $L_{р} = 300 \text{ мкм} = 0,3 \text{ мм}$
$Г = \frac{L_{ф}}{L_{р}}$
Подставим значения:
$Г = \frac{27 \text{ мм}}{0,3 \text{ мм}} = 90$

Ответ: увеличение, которое даёт оптический микроскоп, составляет 90 раз.

Заполненная таблица для заданий 1 и 2:

Объект	Размер объекта на фотографии	Увеличение фотографии	Реальный размер объекта
1. Диаметр волоса	9 мм	90	0,1 мм (100 мкм)
2. Пылевой клещ	27 мм	90	0,3 мм (300 мкм)

Задание 3. Определение диаметра атома золота способом рядов

Дано:

Число атомов в ряду ($\text{N}$) = 10
Длина масштабного отрезка на фотографии ($L_{ф}$) = 25 мм
Реальная длина масштабного отрезка ($L_{р}$) = 10 нм
Перевод в СИ:
$L_{ф} = 25 \text{ мм} = 25 \cdot 10^{-3} \text{ м}$
$L_{р} = 10 \text{ нм} = 10 \cdot 10^{-9} \text{ м} = 10^{-8} \text{ м}$

Найти:

Диаметр изображения одного атома на фотографии ($d_{ф}$) - ?
Увеличение электронного микроскопа ($Г$) - ?
Реальный диаметр одного атома ($d_{р}$) - ?

Решение:
1. Вычислим диаметр изображения одного атома на фотографии. Длина ряда из 10 атомов на фотографии совпадает с длиной масштабного отрезка, то есть равна 25 мм. Чтобы найти диаметр изображения одного атома, разделим длину ряда на количество атомов в нем:
$d_{ф} = \frac{L_{ф}}{N} = \frac{25 \text{ мм}}{10} = 2,5 \text{ мм}$

2. Определим увеличение электронного микроскопа. Для этого разделим длину масштабного отрезка на фотографии на его реальную длину. Предварительно переведем единицы в метры.
$Г = \frac{L_{ф}}{L_{р}} = \frac{25 \cdot 10^{-3} \text{ м}}{10 \cdot 10^{-9} \text{ м}} = 2,5 \cdot 10^{6} = 2 500 000$

3. Вычислим реальный диаметр одного атома. Для этого можно его диаметр на фотографии разделить на увеличение микроскопа, либо реальную длину ряда разделить на количество атомов. Второй способ проще:
$d_{р} = \frac{L_{р}}{N} = \frac{10 \text{ нм}}{10} = 1 \text{ нм}$
Проверим первым способом: $d_{р} = \frac{d_{ф}}{Г} = \frac{2,5 \cdot 10^{-3} \text{ м}}{2,5 \cdot 10^{6}} = 1 \cdot 10^{-9} \text{ м} = 1 \text{ нм}$. Результаты совпадают.

Ответ: диаметр изображения одного атома на фотографии - 2,5 мм; увеличение микроскопа - 2 500 000 раз; реальный диаметр одного атома - 1 нм.

Заполненная таблица для задания 3:

Число атомов в ряду	Длина ряда, мм	Диаметр изображения одного атома на фотографии, мм	Увеличение электронного микроскопа	Реальный диаметр одного атома, нм
10	25	2,5	2 500 000	1

Вывод

В ходе лабораторной работы мы научились оценивать размеры малых тел по фотографиям, полученным с помощью оптического и электронного микроскопов. Мы использовали формулу увеличения $Г = \frac{L_{ф}}{L_{р}}$ для определения как реальных размеров объектов (диаметр волоса), так и увеличения самого микроскопа (на примере пылевого клеща). На примере фотографии атомов золота, используя масштабный отрезок, мы смогли рассчитать увеличение электронного микроскопа (2,5 миллиона раз) и оценить размер одного атома, который составил около 1 нм. Таким образом, метод определения размеров по фотографиям с известным увеличением или масштабной линейкой является эффективным способом исследования микромира.