CC BY
99
угла 0
= + (ГШ)2а?1 + (XI2 + П2)2а2г1 .
Р
В работе рассмотрена возможность определения координат материального объекта в одномерном, двухмерном и трехмерном пространствах радиально-базовым методом. Получены аналитические выражения измерения дальности материального объекта и направления на него, а также среднеквадратичные оценки их погрешностей с учетом случайного распределения гравитационных аномалий в пространстве.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. 13-е изд., исправленное. М.: Наука. Гл. ред. Физмат. Лит. 1986. 544 с.
2. Гравиразведка. Справочник геофизика / ред. Е.А. Мудрецова и др. М.: Недра, 1990.
3. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М.: Энергия, 1975. 265 с.
4. Сытенький В.Д. Погрешности при косвенных измерениях величин, связанных обратно пропорциональной зависимостью // Материалы международной научной конференции «Информационный подход в естественных, гуманитарных и технических науках» / Ч. 3. Таганрог: ТРТУ, 2004. 88 с.
5. Сытенький В.Д. Радиально-базовый метод определения дальности источника излучения. (Материалы областной научно-технической конференции). Ростов н/Д., 1992. С. 23-24.
З.Л. Шершунов, Д.В. Пивоваров, П.П. Исаев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННОГО ДИПОЛЬНОГО МОМЕНТА И ПОЛЯРИЗУЕМОСТИ МОЛЕКУЛ
Одной из важнейших характеристик химических веществ является величена собственного дипольного момента и поляризуемость, т.е. способность к деформации электронных оболочек ионов и молекул во внешнем электрическом поле или электрическом поле других молекул и ионов. Поляризуемость молекул во многом определяет их биологическое действие, например возможность проникновения через клеточную мембрану. С поляризацией молекул можно коррелировать такие величины как химическая и биологическая активность, токсичность, лечебные свойства лекарств и др. И если определение этого параметра для простых веществ (неорганических, и низших органических соединений) является относительно не сложным то в тоже время для сложных органических молекул это является довольно затруднительной задачей как в теоретическом плане так и для практического измерения. Это связано в основном с отсутствием четкой теории поляризации, которая во многом строится на полуэмпирических выводах, различные части которых хорошо применимы для одних групп веществ и совершенно не пригодны для других. В настоящее время для эмпирического исследования поляризации в основном используется два различных способа: рефрактометрические измерения и диэлькометрические измерения.
При рефрактометрических измерениях используют различные зависимости между такими величинами как поляризация (а), молярная рефракция(МЯ), диэлектрическая проницаемость (е), показатель преломления(п). Рассмотрим наиболее часто используемые подходы рефрактометрического определения поляризации молекул и определения собственного дипольного момента.
Для не полярных молекул применимо следующее рассуждение. Под влиянием внешнего электрического поля в основном происходит электронная поляризации, т.е. изменение электронного облака по отношению к ядрам; атомная поляризация, т.е. изменение положения ядер атомов по отношению друг к другу, составляет 5—9% общей поляризации. Электронная поляризуемость отдельных неполярных или малополярных соединений связана с показателем преломления для бесконечно большой длины волны п„ следующим соотношением:
где - число Авогадро, М - малярная масса, р - плотность вещества, МЯ« - молекулярная рефракция для бесконечно большой длинны волны.
Так как молекулярная рефракция пропорциональна поляризуемости для качественной оценки последней можно использовать значения МЯ. Для получения этих значений можно, измерив показатель преломления для Б-линии натрия и а-линии водорода, экстраполяцией определить значение п«, а затем вычислить МЯ« по формуле:
- 1 М =-—т-.
4- 2 р
Однако часто не делают пересчета, а сравнивают непосредственно молекулярные рефракции для Б-линии натрия, так как МЯП только на несколько процентов больше, чем
Чтобы вычислить собственный дипольный момент молекулы пользуются следующими рассуждениями. Диэлектрическая проницаемость полярных диэлектриков зависит не только от поляризуемости молекул, но также и от величины их постоянных моментов диполя ц и от их ориентации в электрическом поле. Зависимость эта для простейшего случая газообразных полярных диэлектриков выражается уравнением Дебая:
1—1 Н Чтг
- . л-,-:;, .т^- (1)
где к — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура; е - диэлектрическая проницаемость.
Уравнение Дебая можно с удовлетворительным приближением применять и к разбавлен-
е-: ы
ным растворам полярных веществ в неполярных растворителях. В этом случае величину ~—- —
растворенного вещества вычисляют из экспериментальных данных для растворов по правилу аддитивности. Член г1 Лг4 от. называемый деформационной поляризацией, характеризует суммарный
эффект смещения электронов и атомных ядер в постоянном электрическом поле низкой частоты, применяемом для измерения ц. При этом главную часть деформационной поляризации составляет эффект смещения электронов по отношению к ядрам атомов (электронная поляризация РЕ), а взаимное смещение ядер атомов (атомная поляризация РА) сравнительно невелико:
При Ра << Ре.
Согласно [4] молекулярная рефракция Лорентц - Лоренца для видимых лучей характеризует именно электронную поляризуемость, так как высокочастотные электромагнитные колебания видимого света практически не смещают сравнительно тяжелые атомные ядра и не ориентируют постоянные диполи.
Экстраполируя значения М^ (или п^) для видимых лучей на X = ® каким-либо из способов, можно вычислить величину МКЖ, практически равную РЕ.
Атомная поляризация РА органических веществ составляет примерно 5 - 10% от электронной поляризации. Точно измерить РА для полярных веществ затруднительно, поэтому обычно ограничиваются ее приближенной оценкой, полагая, что отношение Ра/Ре у исследуемого полярного вещества такое же, как у неполярного близкой структуры.
Часто величину деформационной поляризации принимают просто равной молекулярной рефракции для линии Б натрия, так как величина МЯБ обычно на несколько процентов больше Я« и, следовательно, с достаточной степенью приближения равна РЕ + РА:
7«А*«МКа. (2)
Таким образом, один из важнейших способов определения электрических моментов диполей состоит в измерении диэлектрической проницаемости разбавленных растворов исследуемого вещества в неполярном растворителе и определении молекулярной рефракции исследуемого вещества. Расчет момента диполя производится по несложной формуле, вытекающей из уравнений (1) и (2):
(3)
Для чистых жидких полярных веществ уравнение Дебая не применимо, так как лежащее в его основе выражение Лорентца для внутреннего поля недостаточно учитывает электростатическое взаимодействие полярной молекулы с ее ближайшими соседями. Более точный расчет внутреннего поля в полярном диэлектрике с учетом электростатического взаимодействия диполей: по Онзагеру приводит к следующему соотношению между дипольным моментом, диэлектрической проницаемостью и показателем преломления:
Это соотношение, в отличие от (3), позволяет определять моменты диполей полярных соединений, не прибегая к трудоемкому исследованию растворов или газов, необходимому для использования уравнения Дебая.
Предлагался также ряд других формул, связывающих величины момента диполя, диэлектрической проницаемости и показателя преломления жидкостей [5].
Не однозначность теории это не единственная проблема в изучении собственных диполь-ных моментов молекул, и их поляризуемости. Не меньшей проблемой в исследовании является и получение экспериментальных данных.
Так, например, при проведении рефрактометрических измерений на различных длинах волн, возникает целые ряд затруднений, таких как: получение монохроматического излучения, измерение показателя преломления для данной длинны волны света, т.к. обычно стандартные рефрактометры приводят показания для Б-линии натрия, проблемой является и то что зачастую исследуемые вещества являются твердыми или сыпучими и для их исследования приходиться использовать растворители вносящие поправки и ошибки в измерения и др.
Проблема получения монохроматического излучения решается несколькими способами. Первый из них это применение лазеров. Но широко распространены только лазеры красного цвета, лазеры других цветов дороги и дефицитны. Кроме того, применение их в работе затруднительно из-за их размеров, и опасности повреждения зрения при наблюдении. В некоторой степени может помочь применение светофильтров и светодиодов которые хотя и дают непрерывный спектр но основная яркость излучения приходиться на довольно узкий промежуток спектра. Заманчиво и предложение использовать в качестве осветителя газоразрядные трубки, которые при свечении дают несколько довольно узких полос спектра, и позволяют тем самым при одном измерении получить сразу два или три показателя преломления для различных длин волн.
Однако для возможности получать показатели преломления для разных длин волн необходимо зачастую переделывать и модернизировать стандартный рефрактометр, потому что их устройство настроено для получения п для Б - линии натрия.
Однако самым затруднительным в работе по является приготовление рабочих растворов. Как было указано выше, большинство веществ являются твердыми и сыпучими и для их изучения требуются применение специальных растворителей, которые вносят погрешности в конечный результат ввиду отсутствия единой теории растворителей, которая позволила бы точно учесть их влияние. Не меньшей проблемой является и получение химически чистых веществ, ведь даже сотые доли процента примеси способны изменить показания прибора на несколько процентов.
Все перечисленные выше аспекты работы позволяют сделать вывод о том что для точного исследования одних только рефрактометрических измерений не достаточно. В качестве контрольно - уточняющего измерения предлагается проводить диэлькометрические измерения, т.е. измерение диэлектрической проницаемости. И хотя, зачастую в теориях для упрощения, используют соотношение е=п2,это не совсем точно. Кроме того, диэлькометрический метод позволяет работать с порошками не прибегая к использованию растворителей, а кроме того диэлькометрический анализ возможно проводить с использованием новейшей радиоэлектронной аппаратуры, позволяющей получить точность измерения до 5-6 знаков и сразу же передать полученные данные в ЭВМ для дальнейшего анализа. Для таких измерений можно использовать получившие широкое распространение компьютерные платы АЦП-ЦАП и широкий спектр программного обеспечения. При-
менение диэлькометрического анализа является следующим этапом работы по изучению собственных дипольных моментов молекул и их поляризуемости.
Наличие различных теорий и различных методик определения собственного дипольного момента и поляризуемости молекул, показывает что данный вопрос не изучен до конца и является довольно актуальным и в наши дни.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Верещагин А.Н. Поляризуемость молекул. М.: 1980.
2. Осипов В.А., Минкин В.М. Справочник по дипольным моментам. М.: 1965.
3. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М. Теория строения молекул // Серия «Учебники и учебные пособия». Ростов на/Д.: Феникс, 1997. 560 с.
4. Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы химии. Л.: Химия, 1983. 352 с. Ил.
5. Минкин В. И., Осипов О.А., Жданов Ю.А. Дипольные моменты в органической химии. Л.: Химия,
1968.
Н. А. Шутова
ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЯ ТЕХНОЛОГИИ
Основная цель любого образовательного учреждения - подготовка востребованных специалистов, которые могли бы безбоязненно использовать передовые информационные технологии на предприятиях. Это возможно, если вести процесс подготовки студентов в течение всего периода обучения, используя средства автоматизации. Использование информационных технологий - обязательное условие качественного обучения и подготовки будущих специалистов. Изучение начертательной геометрии и инженерной графики на современном уровне можно осуществить с помощью средств компьютерной графики.
Инженерная и компьютерная графика раскрывает перед студентами широкий спектр взаимодействия графики и человека, использование графических инструментов, устройств, материалов, обеспечивает развитие креативных возможностей, необходимый профессионалу объем графических знаний, умений, навыков, всестороннее развитие приемов умственной деятельности, что предусматривает хорошо развитое пространственное мышление и является профессионально значимым элементом деятельности современного специалиста.
Использование компьютерной техники становится основой профессиональной и психологической подготовки студентов к последующему усвоению сложных проблем автоматизации проектирования и конструирования, в частности автоматизации чертежно-графических работ, которая приобретает все больше преимуществ перед традиционным чертежом.
Появившаяся в конце 90-х годов XX века система КОМПАС - 3D привлекает внимание своей доступностью и предназначена для быстрого и удобного выполнения чертежей в полном соответствии с ГОСТами ЕСКД. Русский, предельно простой интерфейс дает очевидное преимущество системе КОМПАС перед зарубежными системами проектирования и способствует быстрому обучению работе с системой.
Внедрение систем КОМПАС позволяет вести обучение в вузе на качественно новом уровне. Студенты, прошедшие школу использования лицензионных продуктов компании АСКОН, становятся специалистами высокого класса, обладающими всеми необходимыми профессиональными навыками для работы с информационными технологиями.
Работая с системой КОМПАС-3D, студенты учатся решать следующие задачи: • разрабатывать чертежную и текстово-графическую документацию в соответствии со стандартами и ГОСТами;
