Как обозначается лампочка на схеме: Как обозначается лампочка на схеме

3087
2977
2927
2727

Скорость испарения вольфрама при температурах 2870 и 3270°С составляет 8,41×10 -10 и 9,95×10 -8 кг/(см²×с).

Из других материалов перспективным можно считать рений, температура плавления которого немного ниже, чем у вольфрама. Рений хорошо поддается механической обработке в нагретом состоянии, стоек к окислению, имеет меньшую скорость испарения, чем вольфрам. Имеются зарубежные публикации о получении ламп с вольфрамовой нитью с добавками рения, а также покрытия нити слоем рения. Из неметаллических соединений интерес представляет карбид тантала, скорость испарения которого на 20 – 30% ниже, чем у вольфрама. Препятствием к использованию карбидов, в частности карбида тантала, является их хрупкость.

В таблице 2 приведены основные физические свойства идеального тела накала, изготовленного из вольфрама.

Основные физические свойства вольфрамовой нити

Важным свойством вольфрама является возможность получения его сплавов. Детали из них сохраняют устойчивую форму при высокой температуре. При нагреве вольфрамовой проволоки, в процессе термической обработки тела накала и последующих нагревах происходит изменение ее внутренней структуры, называемое термической рекристаллизацией. В зависимости от характера рекристаллизации тело накала может иметь большую или меньшую формоустойчивость. Влияние на характер рекристаллизации оказывают примеси и присадки, добавляемые в вольфрам в процессе его изготовления.

Добавка к вольфраму окиси тория ThO₂ замедляет процесс его рекристаллизации и обеспечивает мелкокристаллическую структуру. Такой вольфрам является прочным при механических сотрясениях, однако он сильно провисает и поэтому не пригоден для изготовления тел накала в виде спиралей. Вольфрам с повышенным содержанием окиси тория используется для изготовления катодов газоразрядных ламп из-за его высокой эмиссионной способности.

Для изготовления спиралей применяют вольфрам с присадкой оксида кремния SiO₂ вместе со щелочными металлами – калием и натрием, а также вольфрам, содержащий, кроме указанных, присадку оксида алюминия Al₂O₃. Последний дает наилучшие результаты при изготовлении биспиралей.

Электроды большинства ламп накаливания выполняют из чистого никеля. Выбор обусловлен хорошими вакуумными свойствами этого металла, выделяющего сорбированные в нем газы, высокими токопроводящими свойствами и свариваемостью с вольфрамом и другими материалами. Ковкость никеля позволяет заменять сварку с вольфрамом обжатием, обеспечивающим хорошую электро- и теплопроводность. В вакуумных лампах накаливания вместо никеля используют медь.

Держатели изготавливают как правило, из молибденовой проволоки, сохраняющей упругость при высокой температуре. Это позволяет поддерживать тело накала в растянутом состоянии даже после его расширения в результате нагрева. Молибден имеет температуру плавления 2890 К и температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), в интервале от 300 до 800 К равный 55 × 10 -7 К -1 . Из молибдена делают также вводы в тугоплавкие стекла.

Выводы ламп накаливания изготавливают из медной проволоки, которую приваривают торцевой сваркой к вводам. У ламп накаливания малой мощности отдельные выводы отсутствуют, их роль выполняют удлиненные вводы, изготовленные из платинита. Для припаивания выводов к цоколю применяют оловянно-свинцовый припой марки ПОС-40.

Стекла

Штабики, тарелочки, штенгели, колбы и другие стеклянные детали, применяемые в одной и той же лампе накаливания, изготовляют из силикатного стекла с одинаковым температурным коэффициентом линейного расширения, что необходимо для обеспечения герметичности мест сварки этих деталей. Значения температурного коэффициента линейного расширения ламповых стекол должны обеспечивать получение согласованных спаев с металлами, используемыми для изготовления вводов. Наибольшее распространение получило стекло марки СЛ96-1 со значением температурного коэффициента, равным 96 × 10 -7 К -1 . Это стекло может работать при температурах от 200 до 473 К.

Одним из важных параметров стекла является интервал температур, в пределах которого оно сохраняет свариваемость. Для обеспечения свариваемости некоторые детали изготовляют из стекла марки СЛ93-1, отличающегося от стекла марки СЛ96-1 химическим составом и более широким интервалом температур, в котором оно сохраняет свариваемость. Стекло марки СЛ93-1 отличается повышенным содержанием окиси свинца. При необходимости уменьшения размеров колб применяют более тугоплавкие стекла (например, марки СЛ40-1), температурный коэффициент которых составляет 40 × 10 -7 К -1 . Эти стекла могут работать при температурах от 200 до 523 К. Наиболее высокую рабочую температуру имеет кварцевое стекло марки СЛ5-1, лампы накаливания из которого могут работать при 1000 К и более в течение нескольких сотен часов (температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла 5,4 × 10 -7 К -1 ). Стекла перечисленных марок прозрачны для оптического излучения в интервале длинн волн от 300 нм до 2,5 – 3 мкм. Пропускание кварцевого стекла начинается от 220 нм.

Вводы

Вводы изготовляют из материала, который наряду с хорошей электропроводностью должен иметь тепловой коэффициент линейного расширения, обеспечивающий получение согласованных спаев с применяемыми для изготовления ламп накаливания стеклами. Согласованными называют спаи материалов, значения теплового коэффициента линейного расширения которых во всем интервале температур, то есть от минимальной до температуры отжига стекла, отличаются не более чем на 10 – 15%. При впае металла в стекло лучше, если тепловой коэффициент линейного расширения металла несколько ниже, чем у стекла. Тогда при остывании впая стекло обжимает металл. При отсутствии металла, обладающего требуемым значением теплового коэффициента линейного расширения, приходится изготовлять не согласованные впаи. В этом случае вакуумно-плотное соединение металла со стеклом во всем диапазоне температур, а также механическая прочность впая обеспечиваются специальной конструкцией.

Согласованный спай со стеклом марки СЛ96-1 получают при использовании платиновых вводов. Дороговизна этого металла привела к необходимости разработки заменителя, получившего название «платинит». Платинит представляет собой проволоку из железоникелевого сплава с температурным коэффициентом линейного расширения меньшим, чем у стекла. При наложении на такую проволоку слоя меди можно получить хорошо проводящую биметаллическую проволоку с большим температурным коэффициентом линейного расширения, зависящим от толщины слоя наложенного слоя меди и теплового коэффициента линейного расширения исходной проволоки. Очевидно, что такой способ согласования температурных коэффициентов линейного расширения позволяет осуществлять согласование в основном по диаметральному расширению, оставляя несогласованным температурный коэффициент продольного расширения. Для обеспечения лучшей вакуумной плотности спаев стекла марки СЛ96-1 с платинитом и усиления смачиваемости поверх слоя меди, окисленного по поверхности до закиси меди, проволока покрывается слоем буры (натриевая соль борной кислоты). Достаточно прочные впаи обеспечиваются при использовании платиновой проволоки диаметром до 0,8 мм.

Вакуумно-плотный впай в стекло СЛ40-1 получают при использовании молибденовой проволоки. Эта пара дает более согласованный впай, чем стекло марки СЛ96-1 с платинитом. Ограниченное применение этого впая связано с дороговизной исходных материалов.

Для получения вакуумно-плотных вводов в кварцевое стекло необходимы металлы с весьма малым тепловым коэффициентом линейного расширения, которых не существует. Поэтому необходимый результат получаю благодаря конструкции ввода. В качестве металла используют молибден, отличающийся хорошей смачиваемостью кварцевым стеклом. Для ламп накаливания в кварцевых колбах применяют простые фольговые вводы.

Наполнение ламп накаливания газом позволяет повысить рабочую температуру тела накала без уменьшения срока службы из-за снижения скорости распыления вольфрама в газовой среде по сравнению с распылением в вакууме. Скорость распыления снижается с ростом молекулярной массы и давления наполняющего газа. Давление наполняющих газов составляет около 8 × 104 Па. Какой газ для этого использовать?

Использование газовой среды приводит к появлению тепловых потерь из-за теплопроводности через газ и конвекции. Для снижения потерь выгодно заполнять лампы тяжелыми инертными газами или их смесями. К таким газам относятся получаемые из воздуха азот, аргон, криптон и ксенон. В таблице 3 приведены основные параметры инертных газов. Азот в чистом виде не применяют из-за больших потерь, связанных с его относительно высокой теплопроводностью.

Основные параметры инертных газов

Источник: Афанасьева Е. И., Скобелев В. М., «Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов», 2-е издание переработанное – Москва: Энергоатомиздат, 1986 – 272с.

Обозначение светодиода на схеме по ГОСТу

Светодиодом принято называть полупроводниковый прибор, при подаче напряжения на который, происходит излучение света — как видимой, так и не видимой части светового диапазона. Международное обозначение светодиодов происходит от сокращения английских слов Light Emitting Diode — LED.

Для правильного определения светодиодов на электрических схемах, приняты единые графические и буквенные символы, которые позволяют унифицировать техническую работу со светодиодами и источниками света на их основе.

Графическое обозначение светодиода на схемах

Традиционным обозначением светодиодов, требования к графическому изображению которого устанавливает еще советский ГОСТ 2.730-73, выступает графический значок обычного диода, помещенный в кружок, и двумя стрелками. В отличие от фотодиода, который воспринимает излучение света, стрелки в обозначении светодиода на схемах направлены наружу, что указывает на его излучающую способность.

На схемах светодиод чаще обозначают без использования окружности – только в виде символа диода и двух исходящих стрелок.

Рабочая полярность подключения светодиода на схеме совпадает с его полупроводниковым предшественником — обычным диодом. Черточкой обозначает катод изделий, а треугольник — его анод.

Буквенное обозначение и особенности маркировки

Общепринятым обозначением светодиодов на принципиальных электрических схемах выступает латинская аббревиатура HL, что означает по ГОСТ 2.702-2011 — приборы световой сигнализации.

• серия светоизлучающего прибора;
• минимальный рабочий ток;
• кодированное обозначение цвета излучения;
• световой поток в люменах.

Также в маркировке могут зашифровываться индекс цветопередачи, тип оптической линзы, мощность в ваттах, цветовая температура и прямое падение напряжения в номинальном режиме работы.
 

Как обозначается реостат на схеме. Что такое реостат? Виды и их назначение. Тема: Электромагнитные явления

Электрические сети зациклены на передаче электроэнергии от источника к потребителю, которые являются основными элементами цепочки. Но кроме них в электрическую цепь вставляются и другие составляющие, к примеру, управляющие элементы, к которым относится реостат или любой другой прибор с таким же принципом действия. Устройство реостата – это проводник определенного сечения и длины, через которые можно узнать сопротивление проводника. Конечно, обговаривается и его материал. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети. Итак, реостат – это прибор, регулирующий напряжение и ток.

Устройство и принцип работы

Если рассматривать реостатную конструкцию, то необходимо отметить несколько основных его частей:

• это трубка из керамики;
• на нее намотана металлическая проволока, концы которой выведены на контакты, расположенные на противоположных концах керамической трубки;
• выше трубки установлена металлическая штанга, на одной стороне которой установлен контакт;
• на штанге закреплен движущийся контакт, который электрики называют ползун.

Теперь, как все это работает. Обратите внимание на рисунок ниже.

Первая позиция (а) – контакт (движущийся) посередине. Это говорит о том, что ток будет проходить только через половину прибора. Вторая позиция (б) говорит о том, что задействован проводник полностью. То есть, его длина максимальная, значит, и сопротивление максимальное, при этом сила тока уменьшилась. Понятно, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Третья позиция (в) – здесь все наоборот: снижается сопротивление, увеличивается сила тока.

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что керамическая трубка, используемая в реостатной конструкции, полая. Это необходимая составляющая, которая позволяет прибору охлаждаться при прохождении через проводник электроэнергии. Добавим: считается, что самые безопасные реостаты – это те, которые закрыты кожухом.

Как включается реостат в цепь

Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи. Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

Реостаты – это универсальные приборы. Их сегодня используют не только для управления силой тока и напряжением. К примеру, в телевизорах они установлены для увеличения или уменьшения звука. Да и переключение каналов косвенно связано с ними же.

И еще один момент. В электрических схемах обозначение этих приборов вот такое:

или такое

На первом рисунке более подробно расписана схема подключения, где красный прямоугольник – это и есть проводник, накрученный на керамическую основу. Синяя линия – это контакт, через который подводится питающий провод. Зеленная стрелка – это ползун. Она направлена влево, что говорит о том, что перемещая ползунок влево, мы уменьшаем сопротивление проводника. И, наоборот, перемещаем контакт вправо, увеличиваем сопротивление.

Рисунок второй более упрощенный. На нем всего лишь прямоугольник, показывающий наличие сопротивления, и стрелка, которая показывает, что этот показатель можно изменять.

Конечно, вся эта информация касается простейших элементов. Но необходимо отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того места, куда они должны быть установлены. Есть различия и по токопроводящему материалу, который лежит в основе. К примеру, это может быть уголь, металлы, жидкости и керамика. К тому же процесс охлаждения производится воздушным путем или при помощи жидкостей, и это может быть не только вода.

Прибор, способный справляться с изменением сопротивления, принято называть реостатом. Структурно он представлен набором резисторов, которые подключены между собой ступенчато, и может обеспечивать непрерывное изменение сопротивления. В отдельную категорию выделяются устройства, осуществляющие плавное регулирование без разрыва сети. Чтобы определиться, для чего нужен реостат, нужно детальнее рассмотреть его особенности и принцип работы.

Описываемые приспособления универсальны в применении. В зависимости от непосредственного назначения их принято разделять на такие виды:

Важно! Реостаты применяются в качестве ограничителей тока в обмотках возбуждения электромашин с постоянным током.

Таким способом выравниваются сильные перепады электрического тока, а также динамические перегрузки, влекущие повреждение привода и всего механизма, подведенного к нему. Обеспечение подходящего сопротивления в момент запуска продлевает эксплуатационный срок коллектора и щеток.

В отдельную группу выделяются потенциометры. Они представляют собой делители напряжения, в основу которых заложены переменные резисторы. Такие приборы дают возможность применять в электронных схемах разное напряжение без дополнительных блоков питания, трансформаторов. Регулирование силы тока посредством реостата часто задействуется в радиотехнической сфере. Ярким тому примером выступает изменение громкости в динамиках.

Описываемые приспособления похожи по своему функциональному назначению. Конструктивно и визуально самым простым считается реостат ползункового типа. Он подсоединяется к цепи с помощью верхней и нижней клеммы. Прибор сконструирован таким способом, что ток поступает по всей длине провода, а не в поперечном направлении витков. Это осуществляется благодаря надежной изоляции проводников.

Важно! Большинство положений бегунка используют только часть реостата. При изменении длины проводника осуществляется регулировка силы электротока в рабочей цепи. С целью предупреждения преждевременного износа витков ползунок оснащается скользящим контактом (колесико или стержень из графита).

Часто реостат применяют для регулирования в цепи вместо потенциометра. В таком случае выполняется его подключение с помощью трех клемм. В нижней части две из них являются входом, соединяются с источником напряжения. Одна нижняя клемма и верхняя свободная используются в качестве выхода. Когда происходит передвижение ползунка, напряжение без труда регулируется.

Реостат имеет свойство функционировать в балластном режиме, в чем может возникнуть необходимость при создании активной нагрузки во время потребления энергии. В такой ситуации рекомендуется учитывать рассеивающие способности используемого агрегата. Если есть избыточное тепло, прибор выходит из строя. При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.

Большой популярностью пользуются реостаты, имеющие внешнее оформление в виде тора. Основная сфера их применения — электротранспорт (трамваи), промышленная отрасль. Регулирование осуществляется путем перемещения ползунка по кругу. Передвижение такой детали выполняется по обмоткам, которые расположены тороидально.

Устройство, выполненное по принципу тора, видоизменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является агрегат рычажного типа. Принцип работы такого реостата основан на том, что резисторы закреплены на специальной раме, они выбираются посредством специального рычага. При любой коммутации происходит разрыв контура.

Схемы, в которых задействуется рычажный прибор, лишены плавной регулировки сопротивления. Какие-либо переключения влекут за собой поступательное изменение показателей в сети. Что касается дискретности шагов, она зависит от диапазона регулировки и численности резисторов, присутствующих на раме.

Еще одной разновидностью выступают штепсельные реостаты, с помощью которых осуществляется ступенчатая регулировка сопротивления. Основное отличие — изменение параметров внутри сети без предварительного разрыва цепи. Когда штепсель поступает на перемычку, основная доля тока идет без сопротивления. Перенаправление тока на резистор осуществляется путем вытаскивания штепселя.

Жидкостные и ламповые приспособления относятся к специфическим видам реостатов. Ввиду наличия определенных недостатков они имеют узкую, специализированную сферу применения:

1. Приборы жидкостного типа задействуются во взрывоопасной сфере в качестве управляющих деталей двигателя.
2. Ламповые изделия характеризуются малой точностью и надежностью. Часто используются в учебных заведениях на уроках физики, в лабораториях, исследовательских центрах.

Определив, для чего предназначены реостаты, следует подробнее рассмотреть их составляющую сторону. В зависимости от материала, используемого на производстве, выделяются следующие установки:

• керамические — особенность заключается в применении при небольших мощностях;
• металлические — нашли широкое потребление в разных направлениях деятельности человека;
• угольные — их основное использование в промышленности.

Важно! Тепло отводится масляным, водяным или воздушным путем. Если нет возможности рассеивания тепла с рабочей поверхности, задействуется жидкостное охлаждение. Теплоотдача может повышаться за счет применения вентилятора и радиатора.

Напряжение, сила тока в рабочей цепи, положение ползунка в реостате и оказываемое им сопротивление находятся в непосредственной зависимости. Такая особенность положена в основу датчика угла поворота. В подобном приборе конкретная электрическая величина соответствует определенному положению ротора.

В настоящее время подобные датчики заменяются усовершенствованными оптическими и магнитными аналогами. Причиной тому выступает неустойчивость зависимости сопротивления и угла по отношению к температурному действию. Постепенное вытеснение датчиков реостатного типа еще обусловлено переходом на цифровые, более удобные системы. Сегодня резистивные измерители задействуются в схемах, где присутствуют аналоговые сигналы.

Зная, для чего нужны реостаты электрического типа, легко можно объяснить их широкое использование в автомобилестроении, технике, промышленности. Сопротивление необходимо для работы радиотехники, при запуске электродвигателей, они применимы в виде активной нагрузки. Выход из строя небольшого прибора может повлечь сбой работы всей системы. В этом и заключается важность реостатов

Обычно редко кто задумывается, каким образом в различных приборах регулируется уровень звука. Во многих электрических приборах регулировка громкости звука осуществляется за счет изменения силы тока. Для этого чаще всего применяется специальный аппарат, разработанный Иоганном Христианом Поггендорфом, который регулирует силу тока и напряжение электрической сети, он получил название – реостат.

Итак, реостат представляет собой прибор, основная задача которого заключается в регулировке напряжения и силы тока. Этот элемент электрической сети весьма распространен, его применяют в физике, радиотехнике, электронике.

Устройство реостата

Устройство реостата для опытного физика не вызывает трудностей и представляет собой керамический полый цилиндр с металлической обмоткой, концы которой выведены на специальные контакты, получившие название клеммы, расположенные с обеих сторон керамического цилиндра. В качестве обмотки применяется материал, обладающий большим удельным сопротивлением, за счет этого даже небольшое изменение длины отражает изменение и сопротивления. Вдоль цилиндра расположен металлический шланг, на котором закреплен движущийся контакт, который получил название ползунок.

Керамический цилиндр внутри пуст для того, чтобы происходило охлаждение прибора при прохождении через него электроэнергии. Для безопасности ряд приборов имеют специальный кожух, скрывающий все внутренности механизма.

Принцип работы

Вне зависимости от типа реостата, принцип работы у всех примерно аналогичен. Например, ползунковый реостат работает следующим образом:

• Подключение к сети происходит через клеммы, расположенные с обеих сторон цилиндра;
• Ток проходит по всей длине, в зависимости от места расположения ползунка. Так, если ползунок находится в центре прибора, то ток проходит только до середины; если ползунок находится в конце прибора, тогда ток проходит целиком, соответственно напряжение максимальное.

Чаще всего задействована в работе только часть прибора, т.е. ползунок не доходит до края реостата. Изменение места расположения бегунка прямо пропорционально изменению силы тока. Подключение реостата к электрической сети осуществляется последовательно.

Виды реостатов

Разновидность реостатов зависит от их основного назначения:

• Пусковые реостаты предназначены для запуска электродвигателей с постоянным или переменным током;
• Пускорегулирующие реостаты не только предназначены для запуска двигателей с постоянным током, но и для регулировки силы тока;
• Балластные реостаты, еще получили название нагрузочные, поглощают энергию, которая необходима для регулирования нагрузки на электрогенераторах, т.е. создают нужное сопротивление в электрической сети;
• Реостаты возбуждения применяются в электрических машинах для регулировки постоянного и переменного тока, они поглощают лишнюю энергию;
• В особорую группу выделяют реостаты, предназначенные для деления напряжения, их называют потенциометрами. Они позволяют применять в одном приборе различные напряжения, не используя дополнительные приспособления, такие как трансформаторы и блоки питания. В этом случае реостат имеет 3 клеммы, где нижние клеммы используются для входа тока, а верхняя и одна нижняя – в качестве выхода. Регулировка напряжения осуществляется при движении ползунка.

Благодаря применению в электрических приборах и машинах реостатов, происходит уменьшение снижения скачков электрического тока и перегрузок двигателя, это, в свою очередь, увеличивает срок службы электрических приборов.

Реостат на электрической схеме имеет свое особое обозначение.

Виды реостатов по материалу их изготовления

Главным элементом, определяющим принцип работы реостата, является материал, из которого он изготовлен. Кроме того, при прохождении через прибор тока должно происходить его охлаждение: воздушное или жидкостное. Воздушное охлаждение происходит благодаря полому цилиндру и применимо во всех приборах. Жидкостное охлаждение используется только для реостатов, изготовленных из металла. Охлаждение происходит за счет полного погружения в жидкость или отдельных частей прибора. Жидкостные реостаты могут быть водными или масляными.

Можно выделить следующие реостаты по материалу изготовления:

• Металлические реостаты с воздушным типом охлаждения наиболее распространены, поскольку применимы в различных сферах и для различных приборов, сопротивление в них может быть постоянным или ступенчатым. Достоинством подобных конструкций являются компактные размеры, достаточно простая конструкция, доступная ценовая стоимость. Металлические жидкостные реостаты представляют собой сосуд, наполненный жидкостью. В качестве материала изготовления могут быть использованы сталь, чугун, хром, никель, железо и др.;
• Жидкостные реостаты применимы для регулировки силы тока;
• Керамические – применимы при относительно небольших нагрузках;
• Угольные на сегодняшний день применяются только в промышленной сфере и представляют собой ряд шайб из угля, сжатых друг с другом при помощи пружин. Изменение сопротивления данного типа реостата происходит при помощи изменения силы сжатия пружин.

Задаваясь вопросом, зачем в повседневной жизни нужен данный прибор, можно получить банальный ответ: ни один современный телевизор не обходится без реостата. Благодаря этому прибору, происходит регулировка уровня громкости, также он связан с возможностью переключения каналов.

Как видно, это действительно универсальный и незаменимый компонент. Стоит подчеркнуть, что разновидностей реостатов весьма много, в зависимости от их основного предназначения. На сегодняшний день реостат применяется в промышленной сфере, в автомобилестроении, в современной электронной технике. Он широко применим в радиотехнике и различных типах электродвигателей. Выход из строя реостата способен вывести из строя всю систему электросети.

Видео

На уроке рассматривается прибор под названием реостат, сопротивление которого можно изменять. Подробно рассматривается устройство реостата и принцип его работы. Показывается обозначение реостата на схемах, возможные варианты включения реостата в электрическую цепь. Приводятся примеры применения реостата в повседневной жизни.

Тема: Электромагнитные явления

Урок: Реостаты

На предыдущих уроках мы говорили, что существуют не только потребители и источники электрического тока, но еще и так называемые элементы управления. Одним из важных элементов управления является реостат или любой другой прибор, основанный на его действии. В реостате используется проводник из заранее известного материала с определенной длиной и сечением, а значит, мы можем узнать его сопротивление. Принцип работы реостата основан на том, что мы можем изменять это сопротивление, следовательно, можем регулировать силу тока и напряжение в электрических цепях.

Рис. 1. Устройство реостата

На рисунке 1 представлен реостат без оболочки. Это сделано для того, чтобы можно было посмотреть все его части. На керамическую трубу (1) намотан провод (2). Его концы выведены к двум контактам (3а). Также имеется штанга, в конце которой расположен контакт (3б). По этой штанге движется скользящий контакт (4), так называемый «ползун».

Если расположить скользящий контакт посередине (рис. 2а), то будет задействована только половина проводника. Если передвинуть этот скользящий контакт дальше (рис. 2б), то будет задействовано больше витков провода, следовательно, его длина возрастет, сопротивление увеличится, а сила тока уменьшится. Если же передвинуть «ползун» в другую сторону (рис. 2в), то, наоборот, сопротивление уменьшится, и сила тока в цепи возрастет.

Рис. 2. Реостат

Внутри реостат полый. Это необходимо, поскольку при протекании тока реостат нагревается, а эта полость обеспечивает быстрое охлаждение.

Когда мы изображаем схему (рисунок электрической цепи), то каждый элемент обозначается определенным символом. Реостат обозначается следующим образом (рис. 3):

Рис. 3. Изображение реостата

Красный прямоугольник соответствует сопротивлению, синий контакт — подводящий к реостату провод, зеленый — скользящий контакт. При таком обозначении легко понять, что при движении ползунка влево сопротивление реостата уменьшится, а при движении вправо — увеличится. Также может использоваться следующее изображение реостата (рис. 4):

Рис. 4. Еще одно изображение реостата

Прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка — то, что его можно изменять.

В электрическую цепь реостат включается последовательно. Ниже приведена одна из схем включения (рис. 5):

Рис. 5. Включение реостата в цепь с лампой накаливания

Зажимы 1 и 2 подключаются к источнику тока (это может быть гальванический элемент или подключение к розетке). Стоит обратить внимание, что второй контакт должен быть подключен к движущейся части реостата, которая позволяет менять сопротивление. Если увеличивать сопротивление реостата, то накал лампочки (3) будет уменьшаться, а значит, ток в цепи тоже уменьшается. И, наоборот, при уменьшении сопротивления реостата лампочка будет гореть ярче. Этот метод часто используется в выключателях для регулировки интенсивности освещения.

Реостат также можно использовать для регулировки напряжения. Ниже представлены две схемы (рис. 6):

Рис. 6. Включение резистора в цепь с вольтметром

В случае использования двух сопротивлений (рис. 6а) мы снимаем определенное напряжение со второго резистора (устройство, которое основано на сопротивлении проводника), и таким образом, как бы регулируем напряжение. При этом надо точно знать все параметры проводника для правильной регулировки напряжения. В случае с реостатом (рис. 6б) ситуация заметно упрощается, поскольку мы можем непрерывно регулировать его сопротивление, а значит, и изменять снимаемое напряжение.

Реостат — достаточно универсальный прибор. Кроме регулировки силы тока и напряжения, он также может использоваться в различных бытовых приборах. Например, в телевизорах регулировка громкости происходит с помощью реостатов, переключение каналов в телевизоре также неким образом связано с использованием реостатов. Также стоит обратить внимание, что для безопасности лучше использовать реостаты, снабженные защитным кожухом (рис. 7).

Рис. 7. Реостат в защитном кожухе

На этом уроке мы рассмотрели строение и применение такого элемента управления, как реостат. На следующих уроках будут решаться задачи, связанные с проводниками, реостатами и законом Ома.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. — М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.

1. Центр образования «Технологии обучения» ().
2. Школьный демонстрационный физический эксперимент ().
3. Электротехника ().

Домашнее задание

1. Стр. 108-110: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
2. Как можно регулировать накал лампы с помощью реостата?
3. Всегда ли при движении ползунка реостата вправо сопротивление будет уменьшаться?
4. Чем обусловлено применение именно керамической трубы в реостате?

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R . Если изменять сопротивление проводника R , тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L , от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Разберем цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.

Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.

Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.

Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.

При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.

На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.

Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.

Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.

Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.

Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.

Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.

Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.

Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:

• Угольные.
• Металлические.
• Жидкостные.
• Керамические.

Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:

• Воздушные.
• Жидкостные.

Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.

Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.

В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.

Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.

Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.

Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.

9. Электронные лампы, ионные приборы, источники света — Условные графические обозначения на электрических схемах — Компоненты — Инструкции

 Электронными лампами называют большую группу приборов, действие которых основано на использовании электрических явлений в вакууме. Буквенный код электровакуумных приборов — VL. Рядом с позиционным обозначением прибора, как правило, указывают его тип.

 
 Обязательный элемент большинства электровакуумных приборов — баллон, чаще всего стеклянный. Однако он может быть и металлическим, керамическим, металлокерамическим и др. На принципиальных схемах баллон изображают в виде окружности или овала [6].

 
 В простейшей лампе — диоде — всего два электрода: катод и анод. Первый служит для эмиссии электронов, второй —для их сбора.

 Различают катоды прямого накала (электроны испускает сама раскаленная током нить накала) и косвенного (электроны эмитирует подогреваемый нитью накала и изолированный от нее специальный электрод). В УГО электронных ламп катод прямого накала и подогреватель катода косвенного накала изображают одинаково — маленькой дужкой с параллельными линиями-выводами от концов (рис. 9.1, VL1, VL2), катод косвенного накала — дужкой несколько большего радиуса с одним выводом, анод — короткой черточкой с линией-выводом от середины.

 
 В электронных лампах, предназначенных для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, кроме катода и анода, имеются электроды, называемые сетками. Единственная в лампе или первая (ближайшая к катоду) сетка обычно называется управляющей.  Изменяя ее  потенциал по отношению к катоду, можно управлять потоком электронов, летящих к аноду. Вторая — экранирующая (она, в частности, выполняет функции электростатического экрана, уменьшающего проходную ёмкость), третья — антидинатронная или защитная (собирает «вторичные» электроны, выбитые из анода). На схемах сетки изображают штриховыми линиями, перпендикулярными оси, проходящей через символы катода и анода (см. рис. 9.1,VL2—VL4).

 Иногда внутреннюю часть баллона покрывают электропроводящим слоем, предохраняющим лампу от воздействия внешних электрических полей или экранирующим ее собственное поле. На схемах такой экран обычно изображают штриховой дугой с линией-выводом без точки (рис. 9.2, а) или с точкой (рис. 9.2, б). Наружный экран (обычно съемный) обозначают аналогично, но за пределами символа баллона (рис. 9.2, в, г). Если же экраном служит сам металлический баллон, его изображают так, как показано на рис. 9.2, д.

 
 Часто в одном баллоне размещают несколько электронных ламп (рис. 9.3, VL1). Входящие в такую комбинированную лампу приборы иногда используют в разных каскадах радиоэлектронного устройства, поэтому и на схемах их приходится изображать отдельно и далеко друг от друга. Чтобы не спутать УГО частей такой лампы с символами самостоятельных приборов, их баллоны вычерчивают не полностью, а принадлежность к электронному прибору показывают в позиционном обозначении (см. рис. 9.3, VL2.1, VL2.2). Общий подогреватель изображают в этом случае в одной из частей.

 
 Для удобства монтажа возле символов электродов на схемах обычно указывают цифры, обозначающие условные номера выводов на цоколе лампы.

 
 Условные графические обозначения электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) существенно отличаются от рассмотренных. Общим для них является только символ подогревного катода. Все остальное, начиная с формы УГО баллона, отражает специфику этой группы приборов.

 Символ баллона ЭЛТ упрощенно воспроизводит ее форму (рис. 9.4). Графическое обозначение подогревного катода помещают в торце его узкой части, остальных электродов — в определенной последовательности по обе стороны от оси симметрии. Первым после катода изображают управляющий электрод — модулятор. Символ модулятора также напоминает его устройство в осевом сечении. Далее следуют УГО ускоряющего и фокусирующего электродов, называемых также анодами (соответственно 1-й и 2-й). Обозначают их одинаково — двумя штрихами, к одному из которых присоединена линия-вывод. Имеющийся в некоторых ЭЛТ 3-й анод изображают двумя расходящимися линиями.

 
 Для отклонения электронного луча в вертикальном и горизонтальном направлениях в осциллографических ЭЛТ обычно используют две пары пластин, расположенных перпендикулярно одна другой. УГО осциллографиче-ской трубки с электростатическим отклонением и фокусировкой луча показано на рис. 9.4 (VL1).

 
 Фокусировать электронный луч можно также с помощью постоянного магнита или электромагнита. На схемах это показывают символом первого (упрощенно воспроизводят форму подковообразного магнита) или второго (электромагнит в подобном случае изображают как катушку индуктивности, состоящую из трех полуокружностей), помещенным с наружной стороны контура баллона напротив места, отведенного для символа фокусирующего электрода (см. рис. 9.4, VL2).

 
 В телевизионных ЭЛТ (кинескопах) магниты и электромагниты используют и для отклонения луча. Кадровые и строчные катушки отклоняющих систем обозначают одинаково — в виде катушек из двух полуокружностей, расположенных напротив того места, где в ЭЛТ с электростатическим отклонением луча изображают отклоняющие пластины. В качестве примера на рис. 9.4 (VL3) показано УГО типичного черно-белого кинескопа с электростатической фокусировкой и электромагнитным отклонением луча. УГО цветного кинескопа, содержащего тройной комплект катодов косвенного накала, модуляторов и ускоряющих электродов, строят аналогично, увеличив символ баллона до нужного размера (см. рис. 9.4, VL4).

 
 В отличие от электровакуумных, баллоны ионных приборов заполнены каким-либо газом. Наличие его показывают жирной точкой, помещаемой обычно в правой части символа баллона.

 В ионных приборах часто применяют так называемые холодные катоды (эмиссия электронов из них происходит под действием ионов газа), изображаемые на схемах небольшим кружком с линией-выводом. Такие катоды в виде стилизованных арабских цифр или букв и знаков используются в газоразрядных индикаторах (буквенный код — HG). Условное графическое обозначение газоразрядного индикатора (рис. 9.5, HG1) состоят из символа баллона, анода и определенного числа холодных катодов, рядом с которыми указаны соответствующие цифры. В целях упрощения допускается изображать не все катоды, а только первые два и последний, заменяя отсутствующие штриховой линией.
Электроды неоновых ламп (их чаще всего используют в качестве световых индикаторов) при работе в цепях переменного тока попеременно выполняют функции холодного катода и анода (в зависимости от направления тока). Такие комбинированные электроды обозначают символом, совмещающим в себе характерные черты как того, так и другого (см. рис. 9.5, HL1).

 
 Из других источников света часто приходятся иметь дело с лампами накаливания и газоразрядными импульсными лампами (их применяют, например, в фотовспышках, устройствах иллюминации и т. п.). Лампы накаливания изображают на схемах в виде перечеркнутого крест-накрест кружка, символизирующего ее баллон, с двумя выводами (рис. 9.6) [7]. В зависимости от выполняемой функции такой источник света обозначают либо буквами EL (осветительная лампа), либо HL (индикаторная). 

 В связи с введением знаков спектрального состава излучения лампы накаливания стали изображать несколько иначе (рис. 9.6,EL1). Здесь прямой крестик в центре символа баллона говорит о том, что это — источник видимого излучения. Невидимое, например, инфракрасное излучение обозначают косым крестом и латинскими буквами IR {Infra-Red — инфракрасный). Именно такой источник изображен на рис. 9.6 под позиционным обозначением E1.

 
 Условные графические обозначения газоразрядных импульсных ламп строят из  символов  баллона,   анода,  холодного катода (или комбинированного электрода) и поджигающего электрода (линия с изломом на конце). Кроме того, в центре баллона помещают знак спектра излучения, а справа от него — одну-три точки, обозначающие в данном случае не только газовое наполнение, но и давление (одна точка — низкое, две — высокое, три — сверхвысокое). Характер излучения показывают знаком, упрощенно воспроизводящим осциллограмму импульса. Для примера на рис. 9.6 изображено УГО импульсной газоразрядной лампы низкого давления с простыми электродами и внешним поджигом (EL2), и подобного прибора высокого давления с комбинированными электродами и внутренним поджигом (EL3).

Учебное пособие по физике: угол преломления

Преломление — это искривление пути световой волны, когда она проходит через границу, разделяющую две среды. Рефракция вызвана изменением скорости волны при изменении среды. В Уроке 1 мы узнали, что если световая волна проходит из среды, в которой она движется медленно (условно говоря), в среду, в которой она движется быстро, тогда световая волна будет преломляться от нормали. В таком случае преломленный луч будет дальше от нормальной линии, чем падающий; это правило преломления SFA.С другой стороны, если световая волна проходит из среды, в которой она движется быстро (условно говоря), в среду, в которой она движется медленно, тогда световая волна будет преломляться в направлении нормали. В таком случае преломленный луч будет ближе к нормальной линии, чем падающий; это правило рефракции FST. Эти два правила относительно преломления света указывают только направление, в котором изгибается световой луч; они не указывают, насколько сильно происходит изгиб. Урок 1 был посвящен темам «Что вызывает рефракцию?» и «В каком направлении преломляется свет?» Урок 2 будет сосредоточен на вопросе «Насколько свет преломляется, когда пересекает границу?»

Вопрос: «Насколько свет преломляется, когда пересекает границу?» Возможно, на такой вопрос существует множество ответов.(Например, «много», «немного», «вроде вау! Совсем немного, чувак» и т. Д.) Задача этого урока — выразить величину преломления светового луча в виде измеримой величины, которая имеет математическое значение. На диаграмме справа показан световой луч, преломляющийся при переходе из воздуха в воду. Как упоминалось в Уроке 1, падающий луч — это луч (нарисованный перпендикулярно фронтам волн), который показывает направление, в котором свет распространяется по мере приближения к границе. (Значение падающего луча было впервые представлено при обсуждении Отражения света в Блоке 13 Учебника по физике.) Точно так же преломленный луч — это луч (нарисованный перпендикулярно фронтам волн), который показывает направление, в котором распространяется свет после того, как он пересек границу. На схеме к поверхности в точке падения проведена нормальная линия. Эта линия всегда проводится перпендикулярно границе. Угол, который падающий луч образует с нормальной линией, называется углом падения . Точно так же угол, который преломленный луч образует с нормальной линией, называется углом преломления .Угол падения и угол преломления обозначаются следующими символами:

Величину изгиба, которую испытывает световой луч, можно выразить в терминах угла преломления (точнее, разницы между углом преломления и углом падения).Луч света может приближаться к границе под углом падения 45 градусов и отклоняться к нормали. Если среда, в которую он входит, вызывает небольшое преломление, тогда угол преломления может составлять около 42 градусов. С другой стороны, если среда, в которую попадает свет, вызывает большое количество преломлений, угол преломления может составлять 22 градуса. (Эти значения являются просто произвольно выбранными значениями, чтобы проиллюстрировать точку.) На диаграмме ниже изображен луч света, приближающийся к трем различным границам под углом падения 45 градусов.Рефракционная среда в каждом случае разная, вызывая разную степень преломления. Углы преломления показаны на диаграмме.

Из трех границ на диаграмме световой луч больше всего преломляется на границе воздух-алмаз. Это очевидно из того факта, что разница между углом падения и углом преломления наибольшая для границы воздух-алмаз. Но как это объяснить? Причина преломления — изменение скорости света; и везде, где скорость света изменяется больше всего, преломление больше всего.Мы уже узнали, что скорость связана с оптической плотностью материала, которая связана с показателем преломления материала. Из четырех материалов, представленных на приведенной выше диаграмме, воздух является наименее плотным материалом (наименьший показатель преломления), а алмаз — наиболее плотным материалом (наибольший показатель преломления). Таким образом, было бы разумно, чтобы наибольшее преломление происходило при прохождении света через границу между воздухом и алмазом.

В этом примере угол преломления — это измеряемая величина, которая указывает величину преломления, имеющую место на любой границе.Сравнение угла преломления с углом падения дает хорошую меру преломляющей способности любой данной границы. Для любого заданного угла падения угол преломления зависит от скорости света в каждом из двух материалов. Скорость, в свою очередь, зависит от значений оптической плотности и показателя преломления двух материалов. Существует математическое уравнение, связывающее углы, которые световые лучи образуют с нормалью, к показателям преломления (во множественном числе) двух материалов на каждой стороне границы.Это математическое уравнение известно как закон Снеллиуса и является темой следующего раздела Урока 2.

Закон отражения | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните отражение света от полированных и шероховатых поверхностей.

Всякий раз, когда мы смотрим в зеркало или прищуриваемся на солнечный свет, отражающийся от озера, мы видим отражение. Когда вы смотрите и на эту страницу, вы видите отраженный от нее свет. В больших телескопах отражение используется для формирования изображения звезд и других астрономических объектов.

Рис. 1. Закон отражения гласит, что угол отражения равен углу падения — θr = θi . Углы измеряются относительно перпендикуляра к поверхности в точке, где луч падает на поверхность.

Закон отражения проиллюстрирован на Рисунке 1, где также показано, как измеряются углы относительно перпендикуляра к поверхности в точке, куда падает световой луч. Мы ожидаем увидеть отражения от гладких поверхностей, но на рисунке 2 показано, как шероховатая поверхность отражает свет. Поскольку свет падает на разные части поверхности под разными углами, он отражается во многих разных направлениях или рассеивается. Рассеянный свет позволяет нам видеть лист бумаги под любым углом, как показано на рисунке 3.Многие объекты, такие как люди, одежда, листья и стены, имеют шероховатую поверхность и видны со всех сторон. Зеркало, с другой стороны, имеет гладкую поверхность (по сравнению с длиной волны света) и отражает свет под определенными углами, как показано на рисунке 4. Когда луна отражается от озера, как показано на рисунке 5, комбинация эти эффекты имеют место.

Рис. 2. Свет рассеивается при отражении от шероховатой поверхности. Здесь падает много параллельных лучей, но они отражаются под разными углами, поскольку поверхность шероховатая.

Рис. 3. Когда лист бумаги освещается множеством параллельных падающих лучей, его можно увидеть под разными углами, поскольку его поверхность шероховатая и рассеивает свет.

Рис. 4. Зеркало, освещенное множеством параллельных лучей, отражает их только в одном направлении, так как его поверхность очень гладкая. Только наблюдатель под определенным углом увидит отраженный свет.

Рис. 5. Лунный свет распространяется, когда он отражается от озера, поскольку поверхность блестящая, но неровная.(Источник: Диего Торрес Сильвестр, Flickr)

Закон отражения очень прост: угол отражения равен углу падения.

Закон отражения

Угол отражения равен углу падения.

Когда мы видим себя в зеркале, кажется, что наше изображение на самом деле находится за зеркалом. Это показано на рисунке 6. Мы видим свет, исходящий из направления, определяемого законом отражения. Углы таковы, что наше изображение находится за зеркалом на том же расстоянии, на которое мы стоим от зеркала.Если зеркало находится на стене комнаты, все изображения в нем находятся за зеркалом, что может сделать комнату больше. Хотя эти зеркальные изображения заставляют объекты казаться там, где они не могут быть (например, за сплошной стеной), эти изображения не являются плодом нашего воображения. Зеркальные изображения можно фотографировать и записывать на видео с помощью инструментов, и они выглядят так же, как наши глаза (сами оптические инструменты). Точный способ формирования изображений с помощью зеркал и линз будет рассмотрен в следующих разделах этой главы.

Рис. 6. Наше изображение в зеркале находится за зеркалом. Показанные два луча — это те, которые падают на зеркало под правильным углом, чтобы отражаться в глазах человека. Кажется, что изображение находится в том направлении, откуда исходят лучи, когда они входят в глаза.

Эксперимент на вынос: закон отражения

Возьмите лист бумаги и посветите фонариком под углом на бумагу, как показано на рисунке 3. Теперь посветите фонариком в зеркало под углом. Подтверждают ли ваши наблюдения предсказания на рисунках 3 и 4? Посветите фонариком на различные поверхности и определите, является ли отраженный свет рассеянным.Вы можете выбрать блестящую металлическую крышку кастрюли или свою кожу. Можете ли вы подтвердить закон отражения с помощью зеркала и фонарика? Вам нужно будет нарисовать на листе бумаги линии, показывающие падающие и отраженные лучи. (Эта часть работает даже лучше, если вы используете лазерный карандаш.)

Сводка раздела

• Угол отражения равен углу падения.
• Зеркало имеет гладкую поверхность и отражает свет под определенными углами.
• Свет рассеивается при отражении от шероховатой поверхности.
• Зеркальные изображения можно фотографировать и записывать на видео с помощью инструментов.

Концептуальный вопрос

1. Объясните, используя закон отражения, как пудра снимает блеск с носа человека. Как называется оптический эффект?

Задачи и упражнения

1. Покажите, что когда свет отражается от двух зеркал, которые встречаются под прямым углом, исходящий луч параллелен входящему лучу, как показано на следующем рисунке.

   Рис. 7. Угловой отражатель направляет отраженный луч обратно в направлении, параллельном падающему лучу, независимо от входящего направления.

2. В световых шоу, организованных с помощью лазеров, используются движущиеся зеркала для поворота лучей и создания красочных эффектов. Покажите, что луч света, отраженный от зеркала, меняет направление на 2 θ , когда зеркало поворачивается на угол θ .
3. Плоское зеркало не сходится и не расходится. Чтобы доказать это, рассмотрим два луча, исходящие из одной точки и расходящиеся под углом θ .Покажите, что после попадания в плоское зеркало угол между их направлениями остается θ .

   Рис. 8. Плоское зеркало не сходится и не рассеивает световые лучи. Два луча после отражения продолжают расходиться под одним и тем же углом.

Глоссарий

зеркало: гладкая поверхность, которая отражает свет под определенными углами, формируя изображение человека или объекта перед собой

закон отражения: угол отражения равен углу падения

Закон преломления | Физика

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите показатель преломления по скорости света в среде.

Глядя в аквариум, легко заметить странные вещи. Например, вы можете увидеть одну и ту же рыбу в двух разных местах. (См. Рис. 1.) Это связано с тем, что свет, идущий от рыбы к нам, меняет направление, когда выходит из аквариума, и в этом случае он может пройти двумя разными путями, чтобы добраться до наших глаз. Изменение направления светового луча (в общих чертах называемое изгибом), когда он проходит через изменения в материи, называется рефракцией и . Преломление отвечает за огромный спектр оптических явлений, от действия линз до передачи голоса по оптическим волокнам.

Преломление

Изменение направления светового луча (в широком смысле называется изгибом), когда он проходит через изменения в материи, называется рефракцией.

Скорость света

Скорость света c не только влияет на рефракцию, это одна из центральных концепций теории относительности Эйнштейна. По мере повышения точности измерений скорости света было обнаружено, что c не зависит от скорости источника или наблюдателя.Однако скорость света точно зависит от материала, который он проходит. Эти факты имеют далеко идущие последствия, как мы увидим в главе «Специальная теория относительности». Он устанавливает связи между пространством и временем и меняет наши ожидания, что, например, все наблюдатели измеряют одно и то же время для одного и того же события. Скорость света настолько важна, что ее значение в вакууме является одной из самых фундаментальных констант в природе, а также одной из четырех основных единиц СИ.

Рисунок 1.Глядя на аквариум, как показано, мы можем видеть одну и ту же рыбу в двух разных местах, потому что свет меняет направление, когда он переходит из воды в воздух. В этом случае свет может достигать наблюдателя двумя разными путями, и поэтому кажется, что рыба находится в двух разных местах. Это отклонение света называется преломлением и является причиной многих оптических явлений.

Почему свет меняет направление при переходе от одного материала (среды) к другому? Это потому, что свет меняет скорость при переходе от одного материала к другому.Итак, прежде чем мы изучим закон преломления, полезно обсудить скорость света и то, как она изменяется в разных средах.

Скорость света

Ранние попытки измерить скорость света, например, сделанные Галилеем, определили, что свет движется очень быстро, возможно, мгновенно. Первое реальное свидетельство того, что свет движется с конечной скоростью, было получено от датского астронома Оле Ремера в конце 17 века. Ремер заметил, что средний период обращения одной из лун Юпитера, измеренный от Земли, варьируется в зависимости от того, движется ли Земля к Юпитеру или от него.Он правильно заключил, что видимое изменение периода было связано с изменением расстояния между Землей и Юпитером и временем, которое потребовалось свету, чтобы пройти это расстояние. По его данным за 1676 год значение скорости света было рассчитано как 2,26 × 10 ⁸ м / с (всего на 25% отличается от принятого сегодня значения). В последнее время физики измерили скорость света множеством способов и с возрастающей точностью. Один особенно прямой метод, использованный в 1887 году американским физиком Альбертом Майкельсоном (1852–1931), показан на рисунке 2.Свет, отраженный от вращающегося набора зеркал, отражался от неподвижного зеркала на расстоянии 35 км и возвращался к вращающимся зеркалам. Время прохождения света можно определить по тому, насколько быстро должны вращаться зеркала, чтобы свет вернулся в глаз наблюдателя.

Рис. 2. Схема раннего прибора, использованного Майкельсоном и другими для определения скорости света. При вращении зеркал отраженный луч лишь на короткое время направляется на неподвижное зеркало. Возвращающийся луч будет отражен в глаз наблюдателя только в том случае, если следующее зеркало повернулось в правильное положение, как только луч возвращается.Измеряя правильную скорость вращения, можно измерить время прохождения туда и обратно и рассчитать скорость света. Рассчитанное Майкельсоном значение скорости света всего на 0,04% отличалось от значения, используемого сегодня.

Скорость света теперь известна с большой точностью. На самом деле скорость света в вакууме c настолько важна, что принята в качестве одной из основных физических величин и имеет фиксированное значение c = 2,9972458 × 10 ⁸ м / с ≈ 3.00 × 10 ⁸ м / с, где приблизительное значение 3,00 × 10 ⁸ м / с используется всякий раз, когда трехзначной точности достаточно. Скорость света через вещество меньше, чем в вакууме, потому что свет взаимодействует с атомами в материале. Скорость света сильно зависит от типа материала, поскольку его взаимодействие с различными атомами, кристаллическими решетками и другими субструктурами неодинаково. Мы определяем показатель преломления n материала как [латекс] n = \ frac {c} {v} \\ [/ latex], где v — наблюдаемая скорость света в материале.Поскольку скорость света всегда меньше c в веществе и равна c только в вакууме, показатель преломления всегда больше или равен единице.

Значение скорости света

c = 2,9972458 × 10 ⁸ м / с ≈ 3,00 × 10 ⁸ м / с

Показатель преломления

[латекс] \ displaystyle {n} = \ frac {c} {v} \\ [/ latex]

То есть n ≥ 1. В таблице 1 приведены показатели преломления некоторых типичных веществ.Значения указаны для конкретной длины волны света, поскольку они незначительно меняются в зависимости от длины волны. (Это может иметь важные эффекты, такие как цвета, создаваемые призмой.) Обратите внимание, что для газов n близко к 1,0. Это кажется разумным, так как атомы в газах широко разделены, и свет распространяется на c в вакууме между атомами. Обычно для газов принимают n = 1, если не требуется большая точность. Хотя скорость света v в среде значительно отличается от ее значения c в вакууме, это все же большая скорость.

Пример 1.Скорость света в веществе

Вычислите скорость света циркона — материала, который используется в ювелирных изделиях для имитации алмаза.

Стратегия

Скорость света в материале v может быть вычислена из показателя преломления n материала с использованием уравнения [latex] n = \ frac {c} {v} \\ [/ latex].

Решение

Уравнение для показателя преломления утверждает, что [латекс] n = \ frac {c} {v} \\ [/ latex]. Изменив это значение, чтобы определить v , вы получите [latex] v = \ frac {c} {n} \\ [/ latex].8 \ text {m / s} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Эта скорость немного превышает половину скорости света в вакууме и все еще высока по сравнению с обычными скоростями. Единственное вещество, указанное в таблице 1, которое имеет больший показатель преломления, чем циркон, — это алмаз. Позже мы увидим, что большой показатель преломления циркона заставляет его сверкать больше, чем стекло, но меньше, чем алмаз.

Закон преломления

На рисунке 3 показано, как луч света меняет направление при переходе от одной среды к другой.Как и раньше, углы отсчитываются относительно перпендикуляра к поверхности в точке, где световой луч пересекает ее. (Часть падающего света будет отражаться от поверхности, но пока мы сосредоточимся на передаваемом свете.) Изменение направления светового луча зависит от того, как изменяется скорость света. Изменение скорости света связано с показателями преломления задействованных сред. В ситуациях, показанных на рисунке 3, среда 2 имеет больший показатель преломления, чем среда 1.Это означает, что скорость света в среде 2 меньше, чем в среде 1. Обратите внимание, что, как показано на рисунке 3а, направление луча приближается к перпендикуляру, когда он замедляется. И наоборот, как показано на рисунке 3b, направление луча удаляется от перпендикуляра, когда он ускоряется. Путь точно обратимый. В обоих случаях вы можете представить, что произойдет, если подумать о том, чтобы столкнуть газонокосилку с дорожки на траву, и наоборот. При переходе от пешеходной дорожки к траве передние колеса замедляются и отводятся в сторону, как показано.Это то же изменение направления, что и для света, когда он переходит от быстрой среды к медленной. При переходе от травы к пешеходной дорожке передние колеса могут двигаться быстрее, и косилка меняет направление, как показано. Это тоже то же изменение направления, что и при переходе света от медленного к быстрому.

Рис. 3. Изменение направления светового луча зависит от того, как изменяется скорость света, когда он пересекает одну среду в другую. Скорость света в среде 1 больше, чем в среде 2, в показанных здесь ситуациях.(а) Луч света приближается к перпендикуляру, когда он замедляется. Это аналогично тому, что происходит, когда газонокосилка переходит с тропинки на траву. (б) Луч света удаляется от перпендикуляра, когда он набирает скорость. Это аналогично тому, что происходит, когда газонокосилка переходит с травы на пешеходную дорожку. Пути точно обратимые.

Величина изменения направления светового луча зависит как от угла падения, так и от величины изменения скорости. Для луча под заданным углом падения большое изменение скорости вызывает большое изменение направления и, следовательно, большое изменение угла.Точное математическое соотношение — это закон преломления , или «Закон Снеллиуса», который выражается в форме уравнения как n ₁ sin θ ₁ = n ₂ sin θ ₂ .

Здесь n ₁ и n ₂ — показатели преломления для среды 1 и 2, а θ ₁ и θ ₂ — углы между лучами и перпендикуляром в средние 1 и 2, как показано на рисунке 3.Входящий луч называется падающим лучом, а исходящий луч — преломленным лучом, а соответствующие углы — углом падения и углом преломления. Закон преломления также называют законом Снеллиуса в честь голландского математика Виллеброрда Снелла (1591–1626), который открыл его в 1621 году. Эксперименты Снеллиуса показали, что закон преломления соблюдается и что можно присвоить характеристический показатель преломления n к данной среде. Снелл не знал, что скорость света варьируется в разных средах, но с помощью экспериментов он смог определить показатели преломления по тому, как световые лучи меняют направление.

Закон преломления

n ₁ sin θ ₁ = n ₂ sin θ ₂

Эксперимент на вынос: сломанный карандаш

Классическое наблюдение преломления происходит, когда карандаш помещается в стакан, наполовину наполненный водой. Сделайте это и наблюдайте за формой карандаша, когда смотрите на карандаш сбоку, то есть сквозь воздух, стекло, воду. Объясните свои наблюдения. Нарисуйте лучевые диаграммы для ситуации.

Пример 2. Определение показателя преломления по данным преломления

Найдите показатель преломления для среды 2 на рисунке 3a, предполагая, что среда 1 — воздух, угол падения 30,0 ° и угол преломления 22,0 °.

Стратегия

Показатель преломления воздуха в большинстве случаев принимается равным 1 (а до четырех значащих цифр это 1.000). Таким образом, здесь n ₁ = 1,00. Исходя из предоставленной информации, θ ₁ = 30.0º и θ ₂ = 22,0º. С этой информацией единственное неизвестное в законе Снеллиуса — это n ₂ , так что его можно использовать для поиска этого неизвестного.

Решение

Закон Снеллиуса: n ₁ sin θ ₁ = n ₂ sin θ ₂ .

Перестановка для изоляции n ₂ дает

[латекс] \ displaystyle {n} _2 = n_1 \ frac {\ sin \ theta_1} {\ sin \ theta_2} \\ [/ latex]

Ввод известных значений,

[латекс] \ begin {array} {lll} {n} _2 & = & 1.{\ circ}} = \ frac {0.500} {0.375} \\\ text {} & = & 1.33 \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это показатель преломления воды, и Снелл мог определить его, измерив углы и выполнив этот расчет. Тогда он обнаружил бы, что 1,33 является подходящим показателем преломления для воды во всех других ситуациях, например, когда луч проходит от воды к стеклу. Сегодня мы можем убедиться, что показатель преломления связан со скоростью света в среде, напрямую измерив эту скорость.

Пример 3. Более сильное изменение направления

Предположим, что в ситуации, подобной той, что в Примере 2, свет переходит из воздуха в алмаз, а угол падения равен 30,0 °. Рассчитайте угол преломления θ ₂ в ромбе.

Стратегия

Показатель преломления воздуха снова принимается равным n ₁ = 1,00, и нам дается θ ₁ = 30,0º. Мы можем посмотреть показатель преломления алмаза в таблице 1, найдя n ₂ = 2.{\ circ} = \ left (0,413 \ right) \ left (0,500 \ right) = 0,207 \\ [/ латекс].

Таким образом, угол равен θ ₂ = sin ⁻¹ 0,207 = 11,9º.

Обсуждение

Для того же угла падения 30 ° угол преломления в алмазе значительно меньше, чем в воде (11,9 °, а не 22 ° — см. Предыдущий пример). Это означает, что направление алмаза изменилось сильнее. Причина большого изменения направления — большое изменение показателя преломления (или скорости).В общем, чем больше изменение скорости, тем сильнее влияние на направление луча.

Сводка раздела

• Изменение направления светового луча, когда он проходит через изменения материи, называется рефракцией.
  Скорость света в вакууме c = 2,9972458 × 10 ⁸ м / с ≈ 3,00 × 10 ⁸ м / с.
  Показатель преломления [латекс] n = \ frac {c} {v} \\ [/ latex], где v — скорость света в материале, c — скорость света в вакууме, а n — показатель преломления.
  Закон Снеллиуса, закон преломления, выражается в виде уравнения как n ₁ sin θ ₁ = n ₂ sin θ ₂ .

Концептуальные вопросы

1. В этой главе описывается диффузия путем отражения от шероховатой поверхности. Свет также может рассеиваться за счет преломления. Опишите, как это происходит в конкретной ситуации, например, при взаимодействии света с колотым льдом.
2. Почему показатель преломления всегда больше или равен 1?
3. Доказывает ли тот факт, что световая вспышка от молнии доходит до вас до звука, что скорость света чрезвычайно велика или просто она больше скорости звука? Обсудите, как вы можете использовать этот эффект, чтобы получить оценку скорости света.
4. Будет ли свет менять направление в сторону перпендикуляра или от него при переходе от воздуха к воде? Вода в стакан? Стекло проветрить?
5. Объясните, почему объект в воде всегда кажется более мелким, чем он есть на самом деле? Почему люди иногда получают травмы шеи и позвоночника, ныряя в незнакомые водоемы или водоемы?
6. Объясните, почему ноги человека выглядят очень короткими, когда он идет в бассейн. Обоснуйте свое объяснение лучевой диаграммой, показывающей путь лучей от ступней до глаз наблюдателя, находящегося вне воды.
7. Почему передняя поверхность термометра изогнута, как показано?

   Рис. 4. Изогнутая поверхность термометра служит определенной цели.

8. Предположим, что свет падает из воздуха на материал с отрицательным показателем преломления, скажем -1,3; куда идет преломленный луч света?

Задачи и упражнения

1. Какова скорость света в воде? В глицерине?
2. Какова скорость света в воздухе? В коронном стекле?
3. Вычислить показатель преломления для среды, в которой скорость света равна 2.012 × 10 ⁸ м / с и определите наиболее вероятное вещество на основе таблицы 1.
4. В каком веществе в Таблице 1 находится скорость света 2.290 × 10 ⁸ м / с?
5. В средневековье произошло крупное столкновение астероида с Луной. Монахи Кентерберийского собора в Англии описали его как красное свечение на Луне и вокруг нее. Через какое время после столкновения астероида с Луной, которая находится на расстоянии 3,84 × 10 ⁵ км, свет впервые достигнет Земли?
6. Аквалангист, тренирующийся в бассейне, смотрит на своего инструктора, как показано на рисунке 5.Какой угол образует луч от лица инструктора с перпендикуляром к воде в том месте, где луч входит? Угол между лучом в воде и перпендикуляром к воде составляет 25,0º.

   Рис. 5. Аквалангист в бассейне и его тренер смотрят друг на друга.

7. Компоненты некоторых компьютеров взаимодействуют друг с другом через оптические волокна с показателем преломления n = 1,55. Сколько времени в наносекундах требуется, чтобы сигнал прошел 0.200 м по такому волокну?
8. (a) Используя информацию на Рисунке 5, найдите высоту головы инструктора над водой, помня, что сначала вам нужно будет рассчитать угол падения. (b) Найдите видимую глубину головы дайвера под водой, которую видит инструктор.
9. Предположим, у вас есть неизвестное прозрачное вещество, погруженное в воду, и вы хотите идентифицировать его, определив показатель преломления. Вы делаете так, чтобы луч света попадал в него под углом 45,0º, и вы наблюдаете, что угол преломления равен 40.3º. Каков показатель преломления вещества и его вероятная идентичность?
10. На поверхность Луны лунные астронавты установили угловой отражатель, от которого периодически отражается лазерный луч. Расстояние до Луны рассчитывается по времени полета туда и обратно. Какая процентная поправка необходима для учета задержки во времени из-за замедления света в атмосфере Земли? Предположим, что расстояние до Луны равно точно 3,84 × 10 ⁸ м, а атмосфера Земли (плотность которой зависит от высоты) эквивалентна слою 30.0 км с постоянным показателем преломления n = 1.000293.
11. Предположим, что на рисунке 6 изображен луч света, идущий из воздуха через верхнее стекло в воду, например, в аквариум. Вычислите величину смещения луча стеклом (Δ x ), учитывая, что угол падения составляет 40,0º, а толщина стекла составляет 1,00 см.

    Рис. 6. Луч света проходит от одной среды к третьей, проходя через вторую. Окончательное направление такое же, как если бы второй среды не было, но луч смещен на Δ x (показано в преувеличении).

12. На рисунке 6 показан луч света, переходящий из одной среды во вторую, а затем в третью. Покажите, что θ ₃ такое же, как если бы вторая среда отсутствовала (при условии, что не происходит полного внутреннего отражения).
13. Необоснованные результаты. Предположим, что свет проходит от воды к другому веществу под углом падения 10,0º и углом преломления 14,9º. а) Каков показатель преломления другого вещества? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие предположения необоснованны или непоследовательны?
14. Создайте свою проблему. Рассмотрим солнечный свет, попадающий в атмосферу Земли на восходе и закате, то есть под углом падения 90º. Считая границу между почти пустым пространством и атмосферой внезапной, вычислите угол преломления солнечного света. Это увеличивает время, в течение которого Солнце кажется над горизонтом как на восходе, так и на закате. Теперь постройте задачу, в которой вы определяете угол преломления для различных моделей атмосферы, например, для различных слоев различной плотности. Ваш инструктор может посоветовать вам уровень сложности, который необходимо учитывать, и то, как показатель преломления изменяется в зависимости от плотности воздуха.
15. Необоснованные результаты. Свет, идущий от воды к драгоценному камню, падает на поверхность под углом 80,0º и имеет угол преломления 15,2º. а) Какова скорость света в драгоценном камне? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие предположения необоснованны или непоследовательны?

Глоссарий

преломление: изменение направления светового луча, когда он проходит через изменения в материи

Показатель преломления : для материала, отношение скорости света в вакууме к скорости света в материале

Избранные решения проблем и упражнения

1.2,25 × 10 ⁸ м / с в воде; 2,04 × 10 ⁸ м / с в глицерине

3. 1.490, полистирол

5. 1.28 с

7. 1.03 нс

9. n = 1,46, плавленый кварц

13. (а) 0,898; (b) Не может быть n <1,00, так как это будет означать скорость выше c ; (c) Угол преломления слишком велик по сравнению с углом падения.

15. (a) [латекс] \ frac {c} {5.00} \\ [/ latex]; (б) Скорость света слишком мала, так как индекс намного больше, чем у алмаза; (c) Угол преломления необоснован по сравнению с углом падения.

Структура типичной молекулы антитела — Immunobiology

Антитела представляют собой секретируемую форму рецептора В-клеток. Антитело идентично рецептор B-клетки клетки, которая его секретирует, за исключением небольшой части С-конец константной области тяжелой цепи. В случае B-клеточного рецептора С-конец представляет собой гидрофобную последовательность, прикрепляющуюся к мембране, и в случае антитело — это гидрофильная последовательность, обеспечивающая секрецию. Поскольку они растворимы, и секретируются в больших количествах, антитела легко доступны и легко учился.По этой причине большая часть того, что мы знаем о В-клеточном рецепторе, исходит от исследование антител.

Молекулы антител представляют собой молекулы примерно Y-образной формы, состоящие из трех одинаковых размеров. части, неплотно связанные гибкой тесьмой. Три схематических изображения Структура антител, определенная с помощью рентгеновской кристаллографии, показана на . Цель этой части В этой главе объясняется, как образуется эта структура и как она позволяет антителам молекулы для выполнения своих двойных задач — связывания, с одной стороны, с широким спектром антигенов и, с другой стороны, ограниченному количеству эффекторных молекул и клеток.Как мы увидим, каждая из этих задач выполняется отдельными частями молекула. Два плеча Y заканчиваются в областях, которые различаются у разных антител. молекулы, V-области. Они участвуют в связывании антигена, тогда как основа область Y или C гораздо менее вариабельна и является частью, которая взаимодействует с эффекторные клетки и молекулы.

Рис. 3.1

Структура молекулы антитела. Панель а иллюстрирует ленточную диаграмму, основанную на рентгеновских кристаллографических исследованиях. структура антитела IgG, показывающая ход основных цепей полипептидные цепи.Три шаровых области образуют букву Y. Две антигенсвязывающий (подробнее …)

Все антитела сконструированы одинаково из пары тяжелых и легких полипептидные цепи, и для всех таких белки. Однако в этой общей категории пять различных классов иммуноглобулинов — IgM, IgD, IgG, IgA и IgE — можно различить по их участкам C, которые будут описаны более подробно. полностью в главе 4. Более тонкие различия, ограниченные V-областью, определяют специфичность связывания антигена.Мы будем использовать молекулу антитела IgG в качестве примера для описания общих структурные особенности иммуноглобулинов.

3-1. Антитела IgG состоят из четырех полипептидных цепей

Антитела IgG представляют собой большие молекулы, имеющие молекулярную массу приблизительно 150 кДа, состоящий из двух разных типов полипептидной цепи. Один из приблизительно 50 кДа, обозначается как тяжелая или H цепь , а другой, размером 25 кДа, называется легкой цепью или L-цепью ().Каждая молекула IgG состоит из двух тяжелых цепей. и две легкие цепи. Две тяжелые цепи связаны друг с другом дисульфидом. связей, и каждая тяжелая цепь связана с легкой цепью дисульфидной связью. В любая данная молекула иммуноглобулина, две тяжелые цепи и две легкие цепи идентичны, что дает молекуле антитела два идентичных антигенсвязывающих сайта (см.), а значит, и способность связываются одновременно с двумя идентичными структурами.

Рис. 3.2

Молекулы иммуноглобулина состоят из двух типов белков. цепь: тяжелые цепи и легкие цепи.Каждая молекула иммуноглобулина состоит из двух тяжелых цепей (зеленый) и две легкие цепи (желтые), соединенные дисульфидными связями, так что каждая тяжелая цепь (подробнее …)

Два типа легкой цепи, обозначаемые лямбда (λ) и каппа (κ), находятся в антителах. Данный иммуноглобулин либо имеет κ-цепи, либо λ цепи, а не по одной каждой. Функциональной разницы между антитела, имеющие легкие цепи λ или κ, и любой тип легкой цепи может быть обнаружены в антителах любого из пяти основных классов.Соотношение двух типов легкой цепи варьируется от вида к виду. У мышей среднее отношение κ к λ составляет 20: 1, у людей — 2: 1, у крупного рогатого скота — 1:20. Причина для эта вариация неизвестна. Искажения этого соотношения иногда можно использовать для обнаружить аномальную пролиферацию клона В-клеток. Все это выражало бы идентичная легкая цепь и, следовательно, избыток легких цепей λ у человека может указывать на наличие В-клеточной опухоли, продуцирующей λ-цепи.

Напротив, класс и, следовательно, эффекторная функция антитела определяется структурой его тяжелой цепи.Выделяют пять основных классов тяжелых цепей или изотипов, некоторые из которых имеют несколько подтипов, и они определяют функциональная активность молекулы антитела. Пять основных классов иммуноглобулин — иммуноглобулин М (IgM), иммуноглобулин D (IgD), иммуноглобулин G (IgG), иммуноглобулин A (IgA) и иммуноглобулин E (IgE). Их тяжелые цепи обозначены соответствующей строчной греческой буквой (μ, δ, γ, α и ε соответственно). IgG является наиболее распространенным иммуноглобулином и имеет несколько подклассов (IgG1, 2, 3 и 4 у человека).Их отличительные функциональные свойства придаются карбокси-концевая часть тяжелой цепи, где она не связана с легкая цепь. Мы опишем структуру и функции различных изотипы тяжелых цепей в главе 4. Общие структурные особенности всех изотипов схожи, и мы будем рассматривать IgG, наиболее распространенный изотип в плазме, как типичное антитело молекула.

3-2. Тяжелая и легкая цепи иммуноглобулина состоят из постоянных и переменных областей

Аминокислотные последовательности многих тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов были определили и выявили две важные особенности молекул антител.Во-первых, каждый цепочка состоит из серии похожих, но не идентичных последовательностей, каждая из которых длиной около 110 аминокислот. Каждому из этих повторов соответствует дискретный компактно сложенная область белковой структуры, известная как белковый домен. В легкая цепь состоит из двух таких доменов иммуноглобулина, тогда как тяжелая цепь антитела IgG содержит четыре (см.). Этот предполагает, что цепи иммуноглобулина эволюционировали в результате многократного дублирования наследственный ген, соответствующий одному домену.

Вторая важная особенность, выявленная при сравнении аминокислотных последовательностей: что аминоконцевые последовательности как тяжелой, так и легкой цепей различаются сильно между разными антителами. Вариабельность последовательности ограничена примерно первые 110 аминокислот, соответствующие первому домену, тогда как остальные домены постоянны между цепями иммуноглобулина тот же изотип. Аминоконцевые вариабельные или V-домены тяжелой и легкой цепей (V _H и V _L соответственно) вместе составляют V-область антитела. и наделяют его способностью связывать специфический антиген, в то время как постоянный домены (домены C) тяжелого и легкие цепи (C _H и C _L соответственно) составляют область C (см.).Множественные С-домены тяжелой цепи пронумерованы от аминоконцевого конца до карбокси. конец, например C _H 1, C _H 2 и т. д.

3-3. Молекула антитела может быть легко расщеплена на функционально разные фрагменты

Описанные выше белковые домены связываются с образованием более крупных глобулярных доменов. Таким образом, когда молекула антитела полностью свернута и собрана, она включает три глобулярные части равного размера, соединенные гибким участком полипептидной цепи известная как шарнирная область (см. ).Каждая рука этого Y-образного структура образована ассоциацией легкой цепи с аминоконцевым половина тяжелой цепи, тогда как ствол Y образован спариванием карбоксиконцевые половины двух тяжелых цепей. Ассоциация тяжелая и легкая цепи таковы, что домены V _H и V _L являются парными, как и домены C _H 1 и C _L . В C _H 3 домена спарены друг с другом, но C _H 2 домена не взаимодействуют; углеводные боковые цепи, присоединенные к доменам C _H 2 лежат между двумя тяжелыми цепями.Два антигенсвязывающих сайта образованы парные домены V _H и V _L на концах двух плеч Y (см.).

Использованы протеолитические ферменты (протеазы), расщепляющие полипептидные последовательности для анализа структуры молекул антител и определения частей молекула отвечает за свои различные функции. Ограниченное пищеварение с протеаза папаин расщепляет молекулы антител на три фрагмента (). Два фрагмента идентичны и обладают антигенсвязывающей активностью.Они называются Fab-фрагментами, так как F фрагмент a ntigen b inding. Fab фрагменты соответствуют двум идентичным плечам молекулы антитела, которые содержат полные легкие цепи в паре с V _H и C _H 1 доменов тяжелых цепей. Другой фрагмент не содержит антигенсвязывающая активность, но первоначально наблюдалась легкая кристаллизация, и по этой причине был назван фрагмент Fc, для фрагмент F c кристаллизируемый.Этот фрагмент соответствует парным доменам C _H 2 и C _H 3 и часть молекулы антитела, которая взаимодействует с эффекторными молекулами и клетки. Функциональные различия между изотипами тяжелых цепей заключаются в основном в Фрагмент Fc.

Рисунок 3.3

Молекула иммуноглобулина Y-образной формы может быть рассечена частичным переваривание протеазами. Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на три части: два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент (верхние панели).Фабрика фрагмента содержит V-области и (подробнее …)

Белковые фрагменты, полученные после протеолиза, определяются по тому, где протеаза разрезает молекулу антитела относительно дисульфидных связей, которые связывают две тяжелые цепи. Они лежат в области шарнира между C _H 1 и C _H 2 домена и, как показано на фигуре, папаин расщепляет молекулу антитела на аминоконцевая сторона дисульфидной связи. Это освобождает две руки антитела в виде отдельных Fab-фрагментов, тогда как в Fc-фрагменте карбоксиконцевые половины тяжелых цепей остаются связанными.

Другая протеаза, пепсин, разрезает в той же общей области антитела молекула как папаин, но на карбокси-конце дисульфидных связей (см. ). Это производит фрагмент, F (ab ‘) ₂ фрагмент , в котором два антигенсвязывающих плеча антитела молекула остается связанной. В этом случае оставшаяся часть тяжелой цепи представляет собой разрезать на несколько небольших фрагментов. Фрагмент F (ab ′) ₂ имеет ровно те же антигенсвязывающие характеристики, что и исходное антитело, но не может взаимодействовать с любой эффекторной молекулой.Таким образом, это имеет потенциальную ценность в терапевтическое применение антител, а также в исследованиях функциональная роль части Fc.

Методы генной инженерии теперь также позволяют создавать множество различных молекулы, связанные с антителами. Одним из важных типов является усеченный Fab, содержащий только V-домен тяжелой цепи, связанный отрезком синтетического пептида с V-домен легкой цепи. Это называется одноцепочечным Fv, названным из фрагмента F . v доступный.Молекулы Fv могут стать ценными терапевтическими агентами из-за своего небольшого размера, что позволяет им легко проникать в ткани. Их можно связывать с белковыми токсинами, чтобы получить иммунотоксины с потенциалом применение, например, в терапии опухолей в случае Fv, специфичного для опухолевый антиген (см. главу 14).

3-4. Молекула иммуноглобулина гибкая, особенно на шарнире. область

Шарнирная область, которая связывает части Fc и Fab молекулы антитела, представляет собой на самом деле это гибкий шнур, позволяющий независимо перемещать две руки Fab, а не жесткий шарнир.Это было продемонстрировано электронной микроскопией антитела, связанные с гаптенами. Эти представляют собой небольшие молекулы различных видов, обычно размером с тирозин. боковая цепь. Они могут распознаваться антителами, но способны только стимулировать выработка антигаптеновых антител при связывании с более крупным белком носитель (см. Приложение I, Раздел А-1). Антиген, состоящий из двух идентичных молекул гаптена соединенные короткой гибкой областью могут связывать два или более антигаптеновых антитела, образуя димеры, тримеры, тетрамеры и т. д., что можно увидеть по электронному микроскопия ().Формы сформировались с помощью этих комплексов демонстрируют, что молекулы антител гибкие на шарнирах область. Некоторая гибкость также обнаруживается на стыке между доменами V и C, что позволяет изгибать и вращать домен V относительно домена C. Например, в молекуле антитела, показанной на, не только две шарнирные области явно изогнуты. по-разному, но угол между доменами V и C в каждом из двух Fab оружие тоже разное. Этот диапазон движения привел к стыку между Домены V и C упоминаются как «молекулярное шарнирно-гнездовое соединение».’ Гибкость шарнира и соединения V-C позволяет связывать оба рычага молекулы антитела к сайтам, которые находятся на разном расстоянии друг от друга, например, участки на полисахаридах клеточной стенки бактерий. Гибкость петли также позволяет антителам взаимодействовать с антителосвязывающими белками, которые опосредуют иммунные эффекторные механизмы.

Рис. 3.4

Плечи антител соединены гибким шарниром. Антиген, состоящий из двух молекул гаптена (красные шары на диаграммах) который может перекрестно связывать два антигенсвязывающих сайта, используется для создания антиген: комплексы антител, которые можно увидеть в электронном микрофотография.(подробнее …)

3-5. Домены молекулы иммуноглобулина имеют схожие структуры

Как мы видели в разделе 3-2, иммуноглобулин тяжелая и легкая цепи состоят из ряда дискретных белковых доменов. Все эти белковые домены имеют похожую складчатую структуру. В рамках этого основного В трехмерной структуре существуют явные различия между доменами V и C. Структурные сходства и различия можно увидеть на схеме. легкой цепи в. Каждый домен состоит из двух β листов, которые представляют собой элементы структуры белка, состоящие из цепей полипептида цепи (β-тяжи) упакованы вместе; листы связаны дисульфидным мостиком и вместе образуют примерно бочкообразную структуру, известную как β-бочка.Характерный сложенный структура домена белка иммуноглобулина известна как иммуноглобулин кратный .

Рисунок 3.5

Структура иммуноглобулинов константа и переменная домены. На верхних панелях схематично показан узор сгиба константный (C) и вариабельный (V) домены легкой цепи иммуноглобулина. Каждый домен представляет собой бочкообразную структуру, в которой нити (подробнее …)

Как существенное сходство V- и C-доменов, так и критическое различие между ними наиболее отчетливо видны нижние панели, где цилиндрические домены открыты для показать, как сворачивается полипептидная цепь, чтобы создать каждый из β-листов и как он образует гибкие петли, меняя направление.Основное отличие V а домены C — это то, что домен V больше, с дополнительной петлей. Мы увидим в Раздел 3-6, что гибкие петли V-доменов образуют антигенсвязывающий сайт иммуноглобулина. молекула.

Многие из аминокислот, общих для C- и V-доменов иммуноглобулина. цепи лежат в основе иммуноглобулиновой складки и имеют решающее значение для ее стабильность. По этой причине другие белки, имеющие последовательности, аналогичные последовательностям иммуноглобулины, как полагают, образуют домены схожей структуры, и во многих случаях это было продемонстрировано кристаллографией.Эти иммуноглобулин-подобных домена присутствуют во многих других белках иммунной системы и белков, участвующих в распознавании клетка-клетка в нервная система и другие ткани. Вместе с иммуноглобулинами и Рецепторы Т-клеток, они составляют обширное суперсемейство иммуноглобулинов.

Резюме

Молекула антитела IgG состоит из четырех полипептидных цепей, состоящих из двух идентичные легкие цепи и две идентичные тяжелые цепи, и их можно рассматривать как образуя гибкую Y-образную конструкцию.Каждая из четырех цепочек имеет переменную (V) область на своем аминоконце, которая вносит вклад в антигенсвязывающий сайт, и постоянная (C) область, которая определяет изотип. Изотип тяжелая цепь определяет функциональные свойства антитела. Свет цепи связаны с тяжелыми цепями посредством многих нековалентных взаимодействий и дисульфидные связи, и V-области пары тяжелых и легких цепей в каждом плечо Y для создания двух идентичных антигенсвязывающих сайтов, которые лежат в кончики рук Y.Наличие двух антигенсвязывающих сайтов позволяет молекулы антител, чтобы сшивать антигены и связывать их гораздо более стабильно. В ствол Y или Fc-фрагмента состоит из карбоксиконцевых доменов тяжелые цепи. Гибкий шарнир соединяет ручки Y с туловищем. регионы. Фрагмент Fc и шарнирные области различаются по антителам разных типов. изотипов, тем самым определяя их функциональные свойства. Однако в целом организация доменов сходна у всех изотипов.

Волновое поведение | Управление научной миссии

Световые волны в электромагнитном спектре ведут себя аналогичным образом. Когда световая волна встречает объект, она либо передается, либо отражается, либо поглощается, либо преломляется, либо поляризуется, либо дифрагирует, либо рассеивается в зависимости от состава объекта и длины волны света.

Специализированные инструменты на борту космических кораблей и самолетов НАСА собирают данные о том, как электромагнитные волны ведут себя при взаимодействии с веществом.Эти данные могут раскрыть физический и химический состав вещества.

Отражение

Отражение — это когда падающий свет (падающий свет) попадает на объект и отражается от него. Очень гладкие поверхности, такие как зеркала, отражают почти весь падающий свет.

Цвет объекта — это фактически длины волн отраженного света, в то время как все другие длины волн поглощаются. Цвет в данном случае относится к разным длинам волн света в видимом спектре света, воспринимаемому нашими глазами.Физический и химический состав вещества определяет, какая длина волны (или цвет) отражается.

Это отражающее поведение света используется лазерами на борту лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА для нанесения на карту поверхности Луны. Прибор измеряет время, за которое лазерный импульс ударяется о поверхность и возвращается обратно. Чем больше время отклика, тем дальше от поверхности и ниже высота. Более короткое время отклика означает, что поверхность находится ближе или выше по высоте. На этом изображении южного полушария Луны низкие возвышения показаны фиолетовым и синим цветом, а высокие — красным и коричневым.

Предоставлено: НАСА / Годдард

Поглощение

Поглощение происходит, когда фотоны падающего света сталкиваются с атомами и молекулами и заставляют их колебаться. Чем больше движутся и вибрируют молекулы объекта, тем он становится горячее. Это тепло затем выделяется объектом в виде тепловой энергии.

Некоторые объекты, например более темные, поглощают больше энергии падающего света, чем другие. Например, черный тротуар поглощает большую часть видимой и ультрафиолетовой энергии и очень мало отражает, тогда как светлый бетонный тротуар отражает больше энергии, чем поглощает.Таким образом, черный тротуар жарче, чем тротуар в жаркий летний день. Фотоны отскакивают во время этого процесса поглощения и по пути теряют часть энергии многочисленным молекулам. Затем эта тепловая энергия излучается в виде более длинноволновой инфракрасной энергии.

Тепловое излучение от энергопоглощающего асфальта и крыш в городе может повысить температуру его поверхности на целых 10 ° Цельсия. На спутниковом снимке Landsat 7 ниже показан город Атланта как остров тепла по сравнению с его окрестностями.Иногда это потепление воздуха над городами может влиять на погоду, что называется эффектом «городского острова тепла».

Предоставлено: Марит Йентофт-Нильсен, по данным Landsat-7.

Дифракция

Дифракция — это изгиб и распространение волн вокруг препятствия. Это наиболее ярко проявляется, когда световая волна поражает объект размером, сопоставимым с его собственной длиной волны. Инструмент, называемый спектрометром, использует дифракцию для разделения света на диапазон длин волн — спектр.В случае видимого света разделение длин волн за счет дифракции приводит к радуге.

Спектрометр использует дифракцию (и последующую интерференцию) света от щелей или решеток для разделения длин волн. Затем можно обнаружить и записать слабые пики энергии на определенных длинах волн. График этих данных называется спектральной сигнатурой. Паттерны в спектральной сигнатуре помогают ученым определять физическое состояние и состав звездного и межзвездного вещества.

На приведенном ниже графике инфракрасного спектрометра SPIRE на борту космического телескопа Herschel ЕКА (Европейского космического агентства) видны сильные линии излучения окиси углерода (CO), атомарного углерода и ионизированного азота в галактике M82.

Предоставлено: ESA / NASA / JPL-Caltech

Разброс

Рассеяние происходит, когда свет отражается от объекта в разных направлениях. Степень рассеяния зависит от длины волны света, а также от размера и структуры объекта.

Небо кажется голубым из-за такого рассеяния. Свет с более короткими длинами волн — синим и фиолетовым — рассеивается азотом и кислородом при прохождении через атмосферу. Более длинные волны света — красный и желтый — проходят через атмосферу. Это рассеяние света на более коротких волнах освещает небо светом из синего и фиолетового концов видимого спектра. Несмотря на то, что фиолетовый рассеивается больше, чем синий, небо кажется нам голубым, потому что наши глаза более чувствительны к синему свету.

Аэрозоли в атмосфере также могут рассеивать свет. Спутник NASA Cloud-Aerosol Lidar и инфракрасный спутник Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) может наблюдать за рассеянием лазерных импульсов, чтобы «увидеть» распределение аэрозолей от таких источников, как пыльные бури и лесные пожары. На изображении ниже показано облако вулканического пепла, дрейфующее над Европой в результате извержения исландского вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году.

Предоставлено: NASA / GSFC / LaRC / JPL, MISR Team

Преломление

Преломление — это когда световые волны меняют направление при переходе из одной среды в другую.В воздухе свет распространяется медленнее, чем в вакууме, а в воде — еще медленнее. Когда свет проникает в другую среду, изменение скорости искажает свет. Световые волны разных длин замедляются с разной скоростью, что заставляет их изгибаться под разными углами.

Например, когда полный спектр видимого света проходит через стекло призмы, длины волн разделяются на цвета радуги.

Начало страницы | Далее: Визуализация: от энергии к образу

Цитирование

APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.(2010). Волновое поведение. Получено [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/03_behaviors

MLA

Управление научной миссии. «Волновое поведение» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/03_behaviors

Огни, буи — средства навигации.

Поскольку шкала вдоль верхней границы основана на метеорологической видимости 10 м. Миль, дальность света в преобладающих условиях, полученная из жирной кривой 10 миль, будет идентична номинальной дальности, начиная с верхней границы.

Диаграмму также можно использовать для получения приблизительной метеорологической видимости; когда, например, свет с силой 100 000 кандел виден на расстоянии 12 м. миль, текущая метеорологическая видимость будет около 5 м. миль.

Внимание! При использовании этой диаграммы имейте в виду, что:

• Полученные диапазоны являются приблизительными.
• Прозрачность атмосферы не обязательно согласуется между наблюдателем и светом.
• Блики от фонового освещения значительно уменьшают дальность видимости источников света. Фонарь в 100 000 кандел имеет номинальную дальность действия 20 морских миль; с незначительным фоновым освещением, например, от населенной береговой линии, этот диапазон будет уменьшен до примерно 14 морских миль, а с основным фоновым освещением, как от города или от портовых сооружений, до примерно 9 морских миль.

Нижняя граница: канделы. Приблизительную дальность видимости можно получить, введя в диаграмму указанную интенсивность, разделенную на 10 для второстепенного фонового освещения и на 100 для основного фонового освещения.

География

Географический диапазон источника света зависит от высоты как источника света, так и высоты наблюдателя.

Сумма расстояния наблюдателя до видимого горизонта (на основе его высоты глаза) плюс расстояние источника света до горизонта (на основе его возвышения) составляет его географический диапазон, который составляет диапазона падения диапазона падения .

Географический диапазон = 2,08 × (√ Высота + √ Высота глаза)

Для этого формулу можно упростить и решить без использования калькулятора.Примите подходящую стандартную высоту глаза 4 метра, а также округлите 2,08 до 2.

2 × (√Повышение + 2)

Пример со световой высотой 25 метров:

2 × (5 + 2) = 14 м. Миль

Загрузите таблицу географического диапазона (PDF) или таблицу географического диапазона (PNG) или воспользуйтесь моим онлайн-калькулятором .

См. Таблицу географического диапазона или воспользуйтесь моим онлайн-калькулятором .

Видимая область

При сравнении географического диапазона с диапазоном яркости источника света меньший из двух диапазонов — это диапазон, на котором свет будет впервые виден: диапазон видимого света .

Постройте дугу видимости с центром на источнике света и радиусом, равным видимому диапазону. Продлить счисления судна счисления отслеживайте, пока он не пересечет дугу видимости.
Пеленг от точки пересечения до светового луча — это расчетный пеленг, рассчитанный с первого взгляда.

Бегущий свет

При первом взгляде на огонь наблюдатель может определить, находится ли он на горизонте, сразу уменьшив высоту своего глаза. Если свет исчезает, а затем снова появляется, когда наблюдатель возвращается к своей исходной высоте, свет находится на горизонте. Этот процесс называется «покачивание светом».

Прилив или отсутствие прилива…

Потребуется некоторая оценка (световой диапазон является приблизительной оценкой), что приведет к большой погрешности в видимом диапазоне.Таким образом, только при небольшой высоте над уровнем моря (<20 м) и при большом диапазоне приливов необходимо включать данные о приливе.

Ткацкий станок

Из-за ограничивающего фактора географического диапазона большинство основных огней никогда не будет видно с парусной яхты на расстоянии 20 морских миль. Тем не менее, из-за атмосферного рассеяния иногда можно взять компас, пеленгующий ткацкий станок света: его отражение от облаков. Кроме того, иногда даже можно наблюдать вращающийся луч света .

Цвета имеют разные диапазоны

Разноцветные фонари с одинаковой силой света имеют разную дальность действия.
Белый свет наиболее заметен, за ним следует желтый, зеленый и красный.
Следовательно, на больших расстояниях «AL WG» может напоминать «Fl W». & Hairsp; & hairsp;

Расстояние второстепенного света

Дальность действия освещенного буя никогда не указывается, но в ясную ночь максимальная дальность составляет 3 мили, но часто значительно меньше.

Есть 2 визуальных подсказки для определения вашего расстояния от буя: примерно на 0,5 мили свет поднимается над горизонтом, а примерно на 200 м свет отражается от поверхности.

Глоссарий

• Ткацкий станок : рассеянное свечение, наблюдаемое от источника света ниже горизонта, из-за атмосферного рассеяния его световых лучей, обычно на нижней стороне облаков.
• Looming : видимое возвышение далеких земных объектов за счет аномальной атмосферной рефракции. Из-за нависания иногда видны объекты ниже горизонта. Обратное — «тонет» в условиях плохой видимости.
• ENC : Электронная навигационная карта.
• ECDIS : система отображения электронных карт и информации.
• AIS Aids to Navigation : Автоматическая идентификационная система AtoN
  • Настоящее СНО AIS прикреплено к физической отметке, такой как маяк или буй.
  • Синтетическое СНО AIS также связано с физической меткой, но фактический передатчик AIS находится в другом месте.
  • Virtual AIS AtoN отмечает опасность с ее координатами, но нет физического света, буя.
• Буй ODAS : Буй Ocean Data Acquisition Systems — означает буй, предназначенный для сбора данных о свойства океана.Он может быть пришвартованным или плавающим.
• Средства навигации (AtoN) или Средства навигации (NAVAID) : любой знак, знак, устройство или система, внешние по отношению к судам, которые спроектированы и используется для определения местоположения, определения безопасного курса или предупреждения об опасностях, движении судов или препятствиях.
• Номинальная дальность — это световая дальность при метеорологической видимости 10 м. Миль, что эквивалентно коэффициенту пропускания T = 0.74.
• Географический диапазон — это максимальное расстояние, на котором объект или свет от источника света теоретически может быть замечен наблюдателем, поскольку оно ограничено только кривизной Земли, преломлением атмосферы, возвышением объекта или светом. и высоту глаза наблюдателя.
• Световой диапазон — это максимальное расстояние, на котором данный сигнальный свет может быть виден глазом наблюдателя в данный момент времени, что определяется интенсивностью метеорологической видимости, преобладающей в это время.Он не принимает во внимание высоту, высоту глаза наблюдателя или кривизну земли.
  Пример — огонь силой 500 кандел (номинальная дальность прибл. 8 м. Миль) может быть виден на расстоянии до 12 м. Миль при метеорологической видимости 20 м. Миль, но будет виден только на 3 м. Мили, если метеорологическая видимость составляет 2 м. НМ.
• Видимый диапазон : крайнее расстояние, на котором можно увидеть световой объект, с текущей высотой глаза и текущей метеорологической видимостью: меньшее из световых и географических диапазонов.
• Подергивание огня : быстрое опускание высоты глаза и его повторное поднятие при первом визировании навигационного огня, чтобы определить, находится ли наблюдатель в географической зоне действия огня.
• Диаграмма светового диапазона : диаграмма, используемая для преобразования номинальной дальности света в его световой диапазон в существующих условиях.
• Метеорологические оптические коды : оценивается от 0 (густой туман: видимость менее 50 метров) до 9 (исключительно ясно: видимость более 27 километров).
• Знак, морской знак, навигационный знак : искусственный или естественный объект легко узнаваемой формы или цвета, или того и другого, расположенный в таком месте, что его можно идентифицировать на карте. Фиксированный искусственный навигационный знак часто называют маяком .
• Характеристики огней : последовательность и продолжительность световых и темных периодов, а также цвет или цвета, по которым определяется навигационный огонь.
• Topmark : один или несколько объектов характерной формы, помещенных наверху буя или маяка для помощи в его идентификации.
• Боковая отметка : СНО, предназначенное для обозначения сторон канала или водного пути.
• Кардинальные знаки : черно-желтое СНО, предназначенное для обозначения местоположения опасности для судоходства в зависимости от его положения относительно опасности с использованием сторон света компаса: север, восток, юг и запад, каждый с характерным двойным конусом Варианты топовых знаков. Если горит, группа Q или VQ мигает, как циферблат часов.
• Изолированная опасность Марка : СНО, обозначающее опасность с чистой водой вокруг; он имеет верхний знак в виде двойного шара и черный с как минимум одной красной полосой.Если горит, его характеристика — Fl (2).
• Секторный огонь : фиксированное навигационное средство, отображающее свет разных цветов и / или цветов на обозначенных дугах. В цвет света дает информацию о направлении.
• Световой сектор : сектор, в котором навигационный огонь виден или в котором он имеет отличительное отличие по цвету от соседних секторов, или в котором он затемнен, определяется пеленгом со стороны моря.
• Маяк : башня или существенное здание или сооружение, возведенное в указанном географическом месте для несения сигнального огня. и обеспечивает важную метку. Он обеспечивает дальний или средний свет для идентификации в ночное время.
• Незначительный огонь : огонь с номинальной дальностью действия <10 морских миль. Автоматический беспилотный свет на неподвижной конструкции, как правило, с низкой или средней интенсивностью. Незначительные огни устанавливаются в гаванях, вдоль каналов, вдоль рек и в отдельных местах опасности.
• Основной огонь : огонь с номинальной дальностью> 10 морских миль. Свет высокой интенсивности и надежности, установленный на стационарном сооружении (маяк) или на морской площадке (кроме прожекторов). Основные огни включают основные огни побережья и второстепенные огни.
• Световой список : подробный список навигационных средств, включая маяки и другие светящиеся навигационные средства, неосвещенные буи, радиомаяки, дневные маяки и ракетоносцы.
• Прибытие на сушу : первое обнаружение земли на глаз или с помощью радара при приближении с моря.
• Диапазон : два или более объекта (ведущих знаков) в строке. Говорят, что такие объекты находятся в пределах досягаемости. Наблюдатель, имеющий их в пределах досягаемости, называется «на линии дальности» или «на пути». Два маяка часто размещаются вместе с определенной целью формирования диапазона, чтобы указать безопасный маршрут или осевую линию канала.
• Ведущая линия : прямая сплошная линия, проведенная через ведущие метки (диапазон) на диаграмме. Корабль, движущийся по такой линии, устранит определенные опасности или останется в лучшем русле.
• Передние огни : два или более огня на разных высотах, расположенных таким образом, чтобы образовывать дальность и ее переднюю линию при транспортировке. Ближайший к наблюдателю — источник света, а самый дальний от наблюдателя — задний фонарь. Передний фонарь находится ниже, чем задний фонарь.
• Огни в линии : два или более огня расположены таким образом, что при наблюдении в пути они определяют положение : граница области, выравнивание, используемое для крепления, и т. Д.Не путать с ведущими огнями, которые обозначают рекомендованное направление , которому необходимо следовать.

Анатомия глаза | Глазной центр Kellogg

• Хориоидея
  Слой, содержащий кровеносные сосуды, выстилающий заднюю часть глаза и расположен между сетчаткой (внутренний светочувствительный слой) и склерой (внешней стенкой белого глаза).
• Цилиарное тело
  Структура, содержащая мышцы, расположена позади радужки, на которую фокусируется хрусталик.
• Роговица
  Прозрачное переднее окно глаза, которое пропускает и фокусирует (т. Е. Резкость или ясность) свет в глаз. Корректирующая лазерная хирургия изменяет форму роговицы, меняя фокус.
• Ямка
  Центр макулы, обеспечивающий четкое зрение.
• Ирис
  Цветная часть глаза, которая помогает регулировать количество света, попадающего в глаз. При ярком свете радужная оболочка закрывает зрачок, чтобы пропускать меньше света.А при слабом освещении радужная оболочка открывает зрачок, пропуская больше света.
• Линза
  Направляет световые лучи на сетчатку. Линза прозрачная, при необходимости ее можно заменить. Наши линзы ухудшаются с возрастом, поэтому нам нужны очки для чтения. Интраокулярные линзы используются для замены линз, помутненных катарактой.
• Макула
  Область сетчатки, содержащая специальные светочувствительные клетки. Эти светочувствительные клетки желтого пятна позволяют нам ясно видеть мелкие детали в центре поля зрения.Ухудшение желтого пятна — обычное заболевание с возрастом (возрастная дегенерация желтого пятна или ARMD).
• Зрительный нерв
  Пучок из более чем миллиона нервных волокон, передающих визуальные сообщения от сетчатки к мозгу. (Чтобы видеть, у нас должен быть свет, и наши глаза должны быть связаны с мозгом.) Ваш мозг фактически контролирует то, что вы видите, поскольку он комбинирует изображения. Сетчатка видит изображения в перевернутом виде, но мозг переворачивает изображения вверх ногами. Этот переворот изображений, который мы видим, очень похож на зеркало в фотоаппарате.Глаукома — одно из наиболее распространенных заболеваний глаз, связанных с повреждением зрительного нерва.
• Зрачок
  Темное отверстие в центре радужки. Зрачок меняет размер в зависимости от количества доступного света (меньше для яркого света и больше для слабого). Это открытие и закрытие света в глазу очень похоже на диафрагму в большинстве 35-миллиметровых камер, которая пропускает больше или меньше света в зависимости от условий.
• Сетчатка
  Нервный слой, выстилающий заднюю часть глаза.Сетчатка воспринимает свет и создает электрические импульсы, которые через зрительный нерв отправляются в мозг.
• Склера
  Белая внешняя оболочка глаза, окружающая радужную оболочку.
• Стекловидное тело
  Прозрачное студенистое вещество, заполняющее центральную полость глаза.

Как работает глаз

Пять чувств включают зрение, звук, вкус, слух и осязание. Зрение, как и другие чувства, тесно связано с другими частями нашей анатомии.Глаз связан с мозгом и зависит от мозга, чтобы интерпретировать то, что мы видим.

Как мы видим, зависит от передачи света. Свет проходит через переднюю часть глаза (роговицу) к хрусталику. Роговица и хрусталик помогают фокусировать световые лучи на задней части глаза (сетчатке). Клетки сетчатки поглощают и преобразуют свет в электрохимические импульсы, которые передаются по зрительному нерву, а затем в мозг.

Глаз работает так же, как фотоаппарат.Затвор камеры может закрываться или открываться в зависимости от количества света, необходимого для экспонирования пленки в задней части камеры. Глаз, как и затвор фотоаппарата, работает точно так же. Радужная оболочка и зрачок определяют количество света, попадающего в заднюю часть глаза. Когда очень темно, наши зрачки очень большие, пропускают больше света. Объектив фотоаппарата может фокусироваться на удаленных и близких объектах с помощью зеркал и других механических устройств. Хрусталик глаза помогает нам сфокусироваться, но иногда требуется дополнительная помощь, чтобы четко сфокусироваться.Очки, контактные линзы и искусственные линзы помогают нам видеть более четко.