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水下光學基礎 水和空氣對光的傳播來說,是不同的媒質,所以人在水下的視覺不同,一般產生視力減弱、 視野縮小 和色覺改變等。此外,由于水的混油、透明度差,能見度也會呈不同程度的降低。所有這些都會造成潛水 員的水下視覺困難。 但不論是在空氣中,還是在水中或是其它媒質中,光的傳播規律都是相同的。一、光的直線傳譽 光是從物體發出來的,能經發出光的物體叫光源。例文太陽和氣行等都是光源。如果光源本身的尺可 比到光源到觀察點的距路小得很多時,這樣的光源叫城臺光源。能夢傳播光為動質叫無光約建質。刨起: 空氣、水和玻璃等都是光的蝶質。 在點光源的照射下,在不透明的物終背后會出現清濟的彩子。 影子為老狀與光源為中心食出的直線所 構成的幾何投影形狀一致,在黑夜。我們可以觀察到手電簡發出的光,其路線是直的。這蘭現余表明光在 空氣中沿直線傳播。 實驗證明:光在任何一種均勻業質里都沿直線傳福。這就是光的直線傳播定鋒。 應注意的是,光線只在均勻的媒質中沿直線傳語。在豐均勻媒質中光線裝醫折封而考三, 單位時間內光傳播的更高叫光遠。光遠與煤質的密度有關。媒質玄度起小,光遠這大。光在真空中的 速度為3×10"km /s。光在真空中的遠度 ,在空氣中的速皮比在真空中路小,可運飲為 3x0m/s.光 在水中的速度大約是空氣中的四分之三。在交旁中比水中還小很多。 光在真空中的傳播遠度是一切物質運動遠度的聶大校限。 二、光的反射和折射定律 (一)光的反粉定律 光在均勻媒質中是直線傳播的。蘭光從一科媒質信指到另一業質時,在兩科蝶質的分界面上,一部分 光返回原來的媒質,這種現象叫光的反射。 如圖2.5所示,工是空氣,I是平面鎮,A0是入射光線。0日 是反時光線。我們把通過光的入射點。 垂直于鏡面的直線 ON 叫法線。入射光線 A0 與法線 ON 的交角上AON 叫獄入射角,反射光線 08 與法錢 ON 的夾角??BON 叫微反射角。 實驗證明:反射光線與入射光線和法線在同-平面上,反射光線和入射光錢分居在法錢兩側,反射角 等于入射角。這就是反射定律 如奧讓光逆者原來的方向投射到界面上,那它就要逆者原來人射光的方向反射出去。可見,在光的反 射現象中,光路是可逆的。 光的反射 光線在任何兩種媒質的界面上都會發生反射,但不同的界面對光的反射是不同的。平滑的界面,如鏡 面、平靜的水面等,能使平行的入射光線沿著同一方向反射出去,即反射光線也是平行的,這種反射叫做 鏡面反射。如果界面租糙不平,即使入射光線是平行的,反射后的光線也不平行,而是射向各個方向,這 種反射叫做漫反射。必須注意,發生漫反射時,每一條光線還是遊守反射定律的。 (二)光的折射定律 光線從一種媒質進入到另一種媒質時,它的傳播方向會改變,這種現象叫做光的折射。讓一束光從空氣中斜者射向水面,我們會看到, 除了一部分光反射回空氣,改變了傳播方向以外, 還有一部分光進入水中,也改變了傳播方向。如圖 反射伯 2-6 所示。 為光的入射點,NN’為法線,AO 為入 入射伯 射光,OB 為折射光,0C 為反射光,
潛水前的準備工作 潛水前的準備工作,對水下潛水員的及潛水任務的完成,都有非常重要的意義,準備愈周到、細 致、,潛水員的就愈有保障,潛水作業的進行也愈順利。因此,在潛水作業前,除了要根據潛水 現場水域的環境條件、任務性質及作業量等因素制定周密的潛水計劃外,還要認真做好人員組織與分工、 設各器材準備與檢查等準備工作,以確保潛水作業順利進行。 人員組織與分工 使用通風式潛水裝具進行潛水作業時,根據任務的性質合理地組織人員,并明確分工,是保證潛水作 業人員和順利完成任務的基本要素。潛水作業通常是以潛水小隊或潛水組為單位組織實施。一般是 根據潛水工作任務的大小、要求完成任務的時間及作業區的環境條件來確定參加作業人員的數量。潛水工 作量大、時間要求緊、作業區允許幾個潛水小組同時開展作業時,可組成潛水隊進場作業(潛水隊可由多 個潛水小組所組成)。如果潛水工作量小,可組成潛水組進場作業。通風式重潛水作業基本人員配備 潛水員 1名落水員 批管負 2名游水員 2 1名潛水員 2名潛水員 員 0 聰料員 潛水小隊人數 11 在實際工作中,可根據參加潛水作業現場實際情況調整所需人員。必要時,可派一名潛水醫生負責潛 水作業現場的潛水醫學保障工作。 只有一個潛水組進場潛水作業時,潛水長和潛水監督可由一人兼任。 潛水監督直接對項目主管負責,通過各值班潛水長全權指揮潛水隊進行潛水作業。潛水監督要貫徹執 行潛水條例、潛水規則和潛水方案,設法完成潛水作業任務計劃,保證潛水作業人員的與。 ??????儺?????? 強明應督促本組人員仔細。認真。一絲不街進行,當路東貝佳公 超時期同灣水級的主理路說,了解其工作進展飾況:歐時注感觀聚游龍地盛你的路要你很你三在天敗絲要 的安金推燒,使湖水公現水。5時紅我格潛水作業情況記數在潛水日記上。當潛水長業領進行浩水作 業時,應征得游水整督許可,并指定有游水長站格的潛水員代星指探,方可進行浩水。 伯繩以足灣水貿的主要軸助人好,賁照管湖水軟具的穿嚴和股卸,妥醬麗正雅地幼助浩水員下浩和 上開,過速無識地用街號繩他道路水頭所需工具和他達值號。\] 信繩貿應特別注熬與下溜沿水貿的有關 的一切情況。伯號繩招在手中發松器活度,過松容易在水中紋殖,太緊影的浩水員在水下的行動,探作受 到在制。伯號繩無論松放嚨收路,建度均不宜太快,委從留號繩中始終能恐覺出浩水員的水下動態。在港 水員浮出水面,漢有登上浩水梯股下頭盔以前,值繩員不能控自松股手中的信號繩。 貝以與浩水員直接取行聯系。在保證落水員的和工作協調配臺上,聯絡比信號繩聯 給有更大的優越性,員嬰求由然悉水下作業情況的人員擔任。 貿還要做好記承工作,誰確記錄下 澎時向、深度、水下俘留時間,監督波壓程孩。員不能拉病職守,應隨時傳達對港水員的指令并監育 式執行情況。注慈飯聽水下浩水員的谷話和報告,并有針對性地詢問他的主觀路覺。員可根據水下湯 水員的呼吸節徘判斷他的狀況。注意力集中的員,常可根據潛水員在水下自盲自語的習慣了解他的工 作情況,給子適當的提麗或勸告。聲如港水員過應線勞時,應提強他適當休息。但詢問不宜過多,以免傳 潛水員分妝注意力,千擾他的工作。如架發生故附,應通知信繩員讓落水員上開出水。在無法用浩水 的情況下,只能利用信號繩傳遊信號。有時,也由信絕員我其他人員養任員的工作。 扯管員娶和信繩員動作協調地松放或收拉港水軟管。收拉啟管的速度要均勻,并與放出的信號繩長度 約略相等。在任何場合下絕不可格潛水缺答一國國地拋入水中。 潛水軟管要提在手中慢慢松出,并根據浩 水員的工作情況放出或收拉港水軟管。要從潛水軟管的力量上忠覺出潛水員在水下動態。要積極配合信繩 員做好潛水員的下潛和上升工作。當工作中發現潛水軟答有不正常情況時,應立即通知信繩員,以便及時 采取必要指施,在潛水員攀上潛水梯但未脫下頭套以前,游水軟管不能隨便高手任意擁置一旁。 總之,每次港水員下水作業,每個肉位上的人員都應堅守崗位,盡職盡責,全力為港水員顧利工 作創造條件。 二 裝各器材的落實 出發前對裝各器材必領落實和各齊,其配各應根據任務性顧、作業區的條件及作業過程中可能損壞等 因索,并應按裝各器材的使用要求進行認真的準各, 一切符合要求后才許可出發。 三、裝各檢查 在展開沿水作業前,潛水長應組織人員清點設各器材,檢查在運鎮環節中有無進失、損壞:應與委托 方或有關部門聯系,確定設各器材的援放位置。 然后,組織人員對潛水設各、潛水裝具、水下工具及附屬 器材進行準各和檢查。 (一)浴水頭套、領查和浩水軟管 港水頭輕、領盤和浩水軟管由游水員準各和檢查。亞點檢查頭益、領然外形是否良好,有無交形現象, 排么國是否靈活么(格,浩水道訊音量、音顧是否良好,供氣軟管有無交形或裂交,酸節閥是否靈活和 氣密。詳細的檢查項目
氣體的柢念 我不不運動論的觀點,物體分于間存在者吸引1力,這將似物體分天不的 灣想對,公子網又公產生推后力,,他分子他迎為拉開。一般糧的吃你分子阿的旺路故大,且分不的m看 很小,按服萬有 1力定你可知,一體分子問的作用力是很小的。 為了研究方他,我們證塔您略氣你分手的的作用方。所開理想公體,就是分子向設有相互作用力的氣 體。 由于理想氣體分于問沒有作用力,二T體分子可以自曲運動,遊成氣體沒有一定的,狀,體積在沒有州 力的情況下,具有無限擴妝的性質。 因為氣休分子同的距高很大,一氣體在外力作用下具有易東縮性的特點。自然界的氣休業然非究全應義 上理想氣休,但我們把亡看作理想氣體來研究,按理想一休理論推號出的有關二體定徘進行計鮮,所科的 結論誤鑒很小。故我們在有興氣體定徘的計領中,都把文際的氣體不做足理想“體。這樣處理可大大簡化 研究過程。 二、 氣體的狀態參量 對于一定質的一休,我們常用氣體的體積(w、樂強(D)和溫度(T)米描述其狀態,這三個量稱為氣質 的狀態參量。 由于氣體可以自由移動,所以具有充滿整個容器的性質。因此氣體的體積由容器的容積來決定。氣佛 體積的法定單位為立方米(m、立方厘米(cm?)和升(心)等。 溫度是用來表示物體冷熱程度的物理量。我們常用的溫度是投氏溫度。在氣體定律的計算時不能尋後 用攝氏溫度,而應使用熱力學溫度《或叫 溫度)。其單位是開爾文,簡稱開(K)。 溫度(T)和攝氏溫度()之間的關系為 T= t+273 從上式可看出,t--273°C時, 溫度T=OK。我們把這時的溫度叫 零度。 壓強在氣體定律的計算中用的是 壓強。相對壓強不能直接代入氣體定律公式中計算。三、理想氣體的氣態方程 對于一定質量的氣體,如果三個狀態參量P、V和工都不改變,我們說氣體處于某一狀態。如果這三 個量或任意二個量同時變化,我們說氣體的狀態改變了。 實驗證明:一定質量的理想氣體,它的壓強和體積的乘積與 溫度的比,在狀態變化時始終保持不 變,即:-征量 政一“-號興 (2-6) 我們把 2-6 式稱為理想氣體的氣態方程。 式中P、V、工分別為 種狀態的壓強、體積和 溫度;P2、V.工,分別為第二種狀態的壓強, 體積和 溫度。 氣態方程描述了氣體壓強、體積和 遏度之間的變化規律 對于一定質量的氣體,如果壓強、體積和 溫度三個量中一個量保持不變,那么根據2-6 式可以分 別得出,其余兩個量之間的關系。 (一)波義耳一馬咯特定律 氣體狀態交化時,溫度保特不變的過程叫做等溫過程。根據 2-6 式,當工=巧,時 P V=P,V,=恒量 (2-7) 即: 一定質量的氣體,在溫度保持不變時,氣體的壓強與體積成反比 這個規律是 17 世紀,由英國科學家波義耳和法國科學家馬路特分別發現的。我們把2-8 式稱為波義耳 -馬略特定律, (二)萱?呂薩克定律 氣體狀態變化時,壓強保持不交的過程叫做等壓過程。根據 2-6式,當P=P2時, -常 2=恒 (2-8) 即: 一定質量的氣體,在壓強保持不變時,氣體的體積與 溫度成正比。 這個規律由法國科學家蓋 ?呂薩克早發現。我們把2-8式稱為蓋 ?呂薩克定律。 (三)查理定律 氣體狀態變化時,體積保持不變的過程叫等壓過程。 根據2-6式,當 V-V時, 號-證址 (2-9) 即: 一定質量的氣體,在體積保持不變時,氣體的壓強和 溫度成正比。 這個規律由法國科學家查理首次發現。我們把2-9式稱為查理定律。 例2.3 將常壓下 31m°的空氣(溫度23C),壓入容積為 8m° 真空的加壓艙內,這時艙上壓力表指到 0.3MPa。 問艙內空氣的溫度為多少? 解:常壓空氣的 壓強為 0.1MPa,艙內空氣的壓強 0.3MPa 是相對壓強。在空氣的壓縮過程中,質 量保持不變,可運用2-6式。 己知:PI=0.1MPa VI= 31m" TI=23+273=296K P,=0.3+0.1=0.4MPa V2=8m? 求:T 根據 2-6 式Tz= Pa: V2. T, P?V -2.12號 ×296-=305.5CK) ?2= Ta-273=32.5(C) ?艙內空氣溫度升到 32.5°C。例2.4 自攜式潛水員,下水前用壓力表測得氣瓶壓強為 12MPa,瓶內空氣為 50°C,現潛入 20m 水深 處,水溫為 10°C。問潛水員到達水底時氣瓶內空氣的相對壓強為多少? 解:潛水員從水面到達水底的過程中,需不斷呼吸,消耗瓶內壓縮空氣,也就是說瓶內空氣的質量非 恒定,2-6 式已不適用。但如果潛水員快速到達水底,我們可以忽略瓶內空氣質量的減少,即近似認為值 定,這樣2-6式仍可近似使用。同時,因潛水員快速到達水底,瓶內空氣的溫度也不可能同步降至水溫, 但為了計算方便,我們近似認為潛水員到達水底,其瓶內氣溫亦降至水溫。 己知:p= 12+0.1=12.IPa T,=50+273=323K 12=10+273=283K VI=V 求:p2 根據29武號一號 可得:Py= 31. T2=12] ×283=10.6(MPa) ??相對壓強=P2-0.1=10.5(MPa) 例2.5 自攜式潛水員,在水下 20m 水深處,深呼吸吸足壓縮空氣,然后取下呼吸器,屏氣上升出水, 問到達水面時,其肺部體積為水下 20m 時的多少倍? 解:潛水員在 20m 水深時,其肺部承受到壓強與靜水壓強及水面大氣壓強之和相等。出水后,與大氣 壓強相等。因是屏氣出水,肺部內空氣的質量保持不變。 如果我們不考慮水溫和氣溫的差異,則可運用2-7 式計算, 己知:P,=P 0+0.1=0.01×20+0.1=0.3MPa P2=0.1MPa TI=T? 得:V PI = 0.3=3 即:V,=3V1 Pa 0.1 ?出水后肺部的體積是水下 20m 時的三倍。 從這個例題可以知道:這種屏氣出水是相當危險的,肺部過度膨賬會引起肺氣壓傷。正確的出水方法 是出水過程不斷呼出肺部氣體,隨深度的減少,肺部內存量氣體的質量不斷減少,這樣到達水面時,肺高 體積不會出現明顯膨胩。
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