2 製作過程
以30 W紫外線燈管為例。
1)安裝底腳。把10 cm*3 cm*2 cm的兩個小木條分別固定在長木板的底麵離兩端30 cm左右的地方(小木條的長邊垂直於木板的長邊),作為儀器的底腳。
2)固定燈架。打開日光燈架的前蓋板,用電鑽在燈架背麵的適當位置打孔,把燈架用木螺絲固定在木板正麵的合適位置;在木板上的適當位置打一個較大的孔,引出電源線,扣好前蓋板。
3)在塑料管壁上打孔。在距離塑料管材兩端5 cm左右的地方各開一個0.9 cm*2.5 cm的長方形孔,使之正好能夠把日光燈的兩個管座放入其中。注意開始時孔要開得小些,然後逐漸擴大,以免把日光燈管座放入時出現較大空隙。還要注意兩個孔要在同一平麵上,且長邊互相平行,都垂直於塑料管的中軸線。在這兩個長方形孔的對麵管壁的中央,再開一個直徑約2 cm的圓孔,用來放小號橡膠塞。
4)固定塑料管。把塑料管安裝在日光燈架上;在白鐵皮的兩端適當位置各打一個小孔,把鐵皮的一端用木螺絲固定在離木板一端20 cm左右的地方,另一端跨過塑料管,也固定在木板上;另一條鐵皮對稱地固定在木板的另一端,白鐵皮的作用是把塑料管固定在木板上。
5)安裝燈管。用橡皮泥封堵日光燈管座和塑料管壁之間的空隙;安裝紫外線燈管;用大號橡皮塞封堵塑料管的兩端。
6)製作小鐵鉤。剪一段曲別針,彎成一個小鉤,插入小號橡皮塞中,實驗時用來懸掛濕潤的碘化鉀澱粉試紙。把這個小橡皮塞塞入塑料管中間的圓孔中。
7)檢驗安裝是否正確。取下小橡膠塞,在小孔上蓋上普通玻璃板或透明塑料,接通電源,如果看到紫外線燈管正常發光,則說明安裝正確,關閉電源備用。
3 實驗過程
首先,取下管壁上方的小橡膠塞,在小孔上蓋上普通玻璃板或透明塑料布,撕一條碘化鉀澱粉試紙,用純淨水浸濕,掛在小鐵鉤上;其次,用另一隻手接通紫外線燈的電源,看到燈管發光後,去掉玻璃板或塑料布,立刻把掛有濕潤的碘化鉀澱粉試紙的小橡膠塞塞入塑料管上方的小孔中;第三,等待大約三分鍾,關閉紫外線燈的電源,取下小橡膠塞,看到碘化鉀澱粉試紙變藍色。另外,用手在小圓孔附近扇動,引氣入鼻,可以聞到腥臭味。
4 實驗原理
1)由於塑料管中封閉了一定量的空氣,這部分空氣中的氧氣會在紫外線的照射下發生化學變化,生成臭氧,臭氧具有腥臭味。其化學反映方程式如下:
2)濕潤的碘化鉀遇到臭氧會分解成單質碘,其化學反應方程式如下:
3)單質的碘遇到澱粉會變成藍色。由此驗證紫外線能引起物質的化學變化。
5 實驗結論
通過實驗可以得出結論:紫外線具有較高的能量,能引起物質的化學變化。
6 注意事項
由於紫外線殺菌燈發出的紫外線的波長一般在280 nm以下,稱為短波滅菌紫外線(它的穿透能力很弱,無法穿透大部分的透明玻璃及塑料),對人的眼睛傷害較大,所以盡量不要用眼睛直視發光的紫外線燈管;人的皮膚也對這種紫外線敏感,短時間照射即可灼傷皮膚,所以也要盡量避免紫外線照射裸露的皮膚;如果幾個班連續上課,前一個班做完實驗後,要拔掉兩端的大橡膠塞,讓新鮮的空氣進入,管中的臭氧擴散,以保證下次實驗的真實準確。
參考文獻
[1]普通高中課程標準實驗教科書:物理選修3-4[M].3版.北京:人民教育出版社,2010:91-92.
[2]中等師範學校教科書:物理學(第二冊)[M].2版.北京:人民教育出版社,1996:221-222.