Полосатые и линейчатые спектры
Если солнечный свет проходит через стеклянную призму либо дифракционную решетку, тогда появляется хорошо известный всем непрерывный спектр (рисунок 1 ).
Рисунок 1 . Непрерывный спектр
Всякий атомарный разреженный газ издает свет с линейчатым спектром. Кроме того, для всякого химического элемента спектр испускания уникальный, поскольку играет роль «удостоверения личности» данного элемента. Набор линий спектра испускания однозначно говорит, какой химический элемент перед нами.
Так как газ разрежен и атомы слабо взаимодействуют друг с другом, делаем заключение, что свет излучают атомы сами по себе. Поэтому атом характеризуется дискретным, строго определенным набором длин волн испускаемого света. Каждый химический элемент, как мы уже отметили, имеет свой набор.
Спектр поглощения
Атомы испускают свет, переходя из возбужденного состояния в основное. Однако вещество может не только испускать, но и поглощать свет. Атом, поглощий свет, совершает обратный процесс – преобразуется из основного состояния в возбужденное.
Вновь рассмотрим разреженный атомарный газ, но уже в холодном состоянии (то есть при довольно низкой температуре). Свечения газа происходить не будет, поскольку в не нагретом состоянии газ не излучает свет, атомов в возбужденном состоянии оказывается для этого очень мало.
Если сквозь холодный газ проходит свет с непрерывным спектром, тогда появляется картина, как на рисунке 3 .
Рисунок 3 . Линейчатый спектр поглощения
Идея спектрального анализа несложная: спектр излучения анализируемого вещества сопоставляется с эталонными спектрами химических элементов, после чего делается заключение о наличии или отсутствии того или иного химического элемента в этом веществе. При определенных обстоятельствах методом спектрального анализа определяют качественный и количественный состав химического элемента.
В конце наблюдения разных спектров появились новые химические элементы.
Первыми такими элементами были цезий и рубидий. Они были названы по цвету линий своего спектра (в спектре цезия ярко выражены 2 линии небесно-синего цвета, по-латыни называемого “caesius”; рубидий, в свою очередь, испускает 2 характерные линии рубинового цвета).
В 1868 -м г. в спектре солнечного света ученые обнаружены линии, не соответствующие ни одному из открытых на то время химических элементов. Новый элемент назвали гелием (от греческого “гелиос” означает “солнце”). В дальнейшем гелий обнаружили в атмосфере Земли.
Нужно отметить, что спектральный анализ излучения Солнца и звёзд показал: все входящие в их состав элементы имеются и на планете Земля. Таким образом, оказалось, что все объекты нашей Вселенной собраны из одного и того же химического набора.
Проверочная работа «Спектры»
1. На рисунке показаны спектры поглощения трёх смесей неизвестных газов (Х, Y и Z), а также спектры излучения известных газов 1 и 2. Какая из смесей содержит газ 1? В качестве ответа запишите букву, обозначающую смесь газов.
На рисунке представлены линейчатые спектры. Главное свойство линейчатого спектра состоит в том, линии какого-либо вещества на спектре зависят только от свойств атомов этого вещества, но совершенно не зависят от способа возбуждения свечения атомов. Из рисунка видно, что на спектре газовой смеси Z присутствуют линии, которые есть на спектре газа 1. Этот факт говорит в пользу того, что смесь газа Z содержит газ 1.
2. На рисунке показаны спектры поглощения трёх смесей неизвестных газов (Х, Y и Z), а также спектры излучения известных газов 1 и 2. Какая из смесей не содержит газ 2? В качестве ответа запишите букву, обозначающую смесь газов.
На рисунке представлены линейчатые спектры. Главное свойство линейчатого спектра состоит в том, линии какого-либо вещества на спектре зависят только от свойств атомов этого вещества, но совершенно не зависят от способа возбуждения свечения атомов. Из рисунка видно, что на спектре газовой смеси X отсутствуют линии, которые есть на спектре газа 2. Этот факт говорит в пользу того, что смесь газа X не содержит газ 2.
3. На рисунках А, Б, В приведены спектры излучения атомарных паров стронция, неизвестного образца и кальция.
На основании анализа этих участков спектров можно сказать, что смесь неизвестного газа содержит
1) только газы А и В
2) газы А, В и другие
3) газ А и другой неизвестный газ
4) газ В и другой неизвестный газ
4. На рисунках А, Б и В приведены спектры излучения атомарных газов А и В и газовой смеси Б.
На основании анализа этих участков спектров можно сказать, что смесь газа содержит
1) только газы А и В
2) газы А, В и другие
3) газ А и другой неизвестный газ
4) газ В и другой неизвестный газ
5. На рисунке приведены спектры поглощения атомарных паров неизвестного вещества и трех известных элементов. По виду спектров можно утверждать, что неизвестное вещество содержит в заметном количестве атомы
1) только стронция (Sr) и кальция (Са)
2) только натрия (Na) и стронция (Sr)
3) только стронция (Sr), кальция (Са) и натрия (Na)
4) стронция (Sr), кальция (Са), натрия (Na) и других элементов
1. На рисунке показаны спектры поглощения трёх смесей неизвестных газов (Х, Y и Z), а также спектры излучения известных газов 1 и 2. Какая из смесей содержит газ 1? В качестве ответа запишите букву, обозначающую смесь газов.
2. На рисунке показаны спектры поглощения трёх смесей неизвестных газов (Х, Y и Z), а также спектры излучения известных газов 1 и 2. Какая из смесей не содержит газ 2? В качестве ответа запишите букву, обозначающую смесь газов.
3. На рисунках А, Б, В приведены спектры излучения атомарных паров стронция, неизвестного образца и кальция.
На основании анализа этих участков спектров можно сказать, что смесь неизвестного газа содержит
1) только газы А и В
2) газы А, В и другие
3) газ А и другой неизвестный газ
4) газ В и другой неизвестный газ
4. На рисунках А, Б и В приведены спектры излучения атомарных газов А и В и газовой смеси Б.
На основании анализа этих участков спектров можно сказать, что смесь газа содержит
1) только газы А и В
2) газы А, В и другие
3) газ А и другой неизвестный газ
4) газ В и другой неизвестный газ
5. На рисунке приведены спектры поглощения атомарных паров неизвестного вещества и трех известных элементов. По виду спектров можно утверждать, что неизвестное вещество содержит в заметном количестве атомы
1) только стронция (Sr) и кальция (Са)
2) только натрия (Na) и стронция (Sr)
3) только стронция (Sr), кальция (Са) и натрия (Na)
4) стронция (Sr), кальция (Са), натрия (Na) и других элементов
Спектр какого типа показан на рисунке
Введение
Цель данной статьи — сформировать базовые знания о супергетеродинных анализаторах спектра и рассказать о недавних достижениях в развитии их возможностей.
В самых общих чертах анализатор спектра можно описать как частотно-избирательный вольтметр, реагирующий на амплитуду и настроенный так, чтобы отображать среднеквадратичное значение синусоидальной волны. Важно осознавать, что анализатор спектра не является измерителем мощности, несмотря на то, что он способен напрямую отображать значение мощности. Если нам известен какой-нибудь параметр синусоидальной волны (например, пиковое или среднее значение) и известно сопротивление, через которое мы измеряем это значение, мы можем настроить наш вольтметр на отображение мощности. С преимуществами цифровой технологии, современные анализаторы спектра обладают куда более широкими возможностями. В данной книге будут рассмотрены простейшие анализаторы спектра, а также множество дополнительных возможностей, предоставленных развитием цифровой технологии и цифровой обработки сигналов.
Частотная область против временной области
Прежде чем начать подробно рассматривать анализатор спектра, зададимся вопросом: «А что же такое вообще спектр, и зачем нам его измерять и анализировать?» Обычной и естественной системой отсчета для нас является время. Мы замечаем, когда происходит то или иное событие. Это включает и события электрического характера. Можно использовать осциллограф и наблюдать мгновенное значение величины какого-то электрического явления (или любого другого явления, переведенного в вольты посредством надлежащего преобразователя) в зависимости от времени. Иными словами, мы используем осциллограмму для наблюдения формы сигнала во временной области.
Теория Фурье 1 гласит, что любое электрическое явление во временной области состоит из одной или нескольких синусоидальных волн с соответствующими частотами, амплитудами и фазами. То есть можно преобразовать сигнал во временной области в его эквивалент в частотной области. Измерения в частотной области способны показать, сколько энергии имеется на каждой конкретной частоте. При надлежащей фильтрации такой сигнал, как на Рис. 1-1, может быть разложен на отдельные синусоидальные волны, или спектральные составляющие, которые затем можно оценить независимо друг от друга. Каждая такая волна описывается амплитудой и фазой. Если сигнал, который мы хотим исследовать, — периодический (как в нашем случае), то по теории Фурье составляющие его синусоидальные волны будут разнесены в частотной области на 1/Т, где Т – это период сигнала 2 .
Рисунок 1-1. Сложный сигнал во временной области
Некоторые измерения требуют получения полной информации о сигнале – частоты, амплитуды и фазы. Такого рода анализ называется векторным анализом сигнала и рассматривается в документе Agilent Application Note 150-15, Vector Signal Analysis Basics. Современные анализаторы спектра способны проводить различного рода векторные измерения сигнала. Однако, другая обширная группа измерений не включает определения фазовых соотношений между синусоидальными составляющими. Такой тип анализа сигнала называется спектральным анализом. Поскольку спектральный анализ более прост для понимания и одновременно необычайно полезен на практике, мы сперва рассмотрим то, как анализаторы спектра осуществляют измерения для спектрального анализа, начиная с Главы 2.
Теоретически, чтобы осуществить преобразование из временной области в частотную область, сигнал должен быть оценен на всем промежутке времени, то есть до ± бесконечности. Однако, на практике мы всегда ограничиваемся каким-то конечным периодом, когда проводим измерение. Преобразование Фурье также может быть осуществлено и из частотной области во временную. В этом случае, опять же, теоретически нам надо знать все спектральные составляющие в диапазоне частот до ± бесконечности. На самом же деле, производя измерения только в той области частот, в которой содержится наибольшая часть энергии сигнала, можно получить вполне приемлемые результаты. При преобразовании Фурье из частотной области очень важно знать фазу индивидуальных составляющих. Например, прямоугольный периодический сигнал, переведенный в частотную область и обратно, может превратиться в пилообразный, если не были зафиксированы фазы.
Что такое спектр?
Так чем же является спектр в контексте нашего обсуждения? Спектр – это набор синусоидальных волн, которые, будучи надлежащим образом скомбинированы, дают изучаемый нами сигнал во временной области. На Рис. 1-1 показана волновая форма сложного сигнала. Давайте предположим, что мы ожидали увидеть чисто синусоидальный сигнал. И хотя форма явно демонстрирует нам, что сигнал не является чистой синусоидой, она не дает определенного ответа на вопрос о причинах данного явления. На Рис. 1-2 показан наш сложный сигнал во временной и в частотной области. В частотной области показана амплитуда для каждой синусоидальной волны в спектре в зависимости от частоты. Как видно, в данном случае спектр состоит лишь из двух волн. Теперь мы знаем, отчего наш сигнал не является чистой синусоидой: в нем содержится еще одна волна, вторая гармоника в нашем случае. Означает ли это, что измерения во временной области можно вообще не проводить? Отнюдь. Временная область является предпочтительной для многих измерений, а для некоторых является единственно возможной. К примеру, только во временной области можно измерить длительность фронта и спада импульса, выбросы и биения.
Рисунок 1-2. Связь между временной и частотной областью
Для чего измерять спектр?
У частотной области есть свои плюсы в плане измерений. Мы уже видели на Рис. 1-1 и 1-2, что частотная область гораздо удобнее для определения гармонического состава сигнала. Те, кто занимаются беспроводной связью, очень заинтересованы в определении внеполосного и паразитного излучения. Например, сотовые радиосистемы должны проверяться на наличие гармоник несущего сигнала, которые могут вносить помехи в работу других систем, оперирующих на той же частоте, что и гармоники. Инженеры и техники также часто обеспокоены искажением сообщений, транслирующихся с модуляцией несущего сигнала. Интермодуляция третьего порядка (то есть две составляющие сложного сигнала, модулирующие друг друга) может причинить много хлопот, поскольку компоненты искажения могут попасть в интересуемую полосу частот и не будут надлежащим образом отфильтрованы.
Наблюдение за спектром – еще одна важная сторона измерений в частотной области. Государственные регулирующие структуры распределяют различные частоты для различных радио-служб: телевизионное и радиовещание, сотовая связь, связь правоохранительных органов и спасательных служб, а также множество иных организаций и приложений. Крайне важно, чтобы каждая служба работала только на предназначенной для нее частоте и оставалась в пределах выделенной полосы канала. Передатчики и другие излучатели зачастую могут работать на очень близко расположенных соседних частотах. Для усилителей мощности и других компонентов таких систем ключевым параметром для измерения является количество энергии сигнала, просачивающейся в соседние каналы и порождающей интерференцию.
Электромагнитная интерференция (EMI) – это термин, применяемый к нежелательному излучению от преднамеренных и случайных излучателей. Поводом для беспокойства тут служит тот факт, что это нежелательное излучение, будучи передано в эфир или по проводам, может затруднить работу других систем. При разработке и производстве практически любой электрической или электронной продукции необходимо исследовать уровни излучения в зависимости от частоты, и приводить их в соответствие с нормами, устанавливаемыми правительственными органами или индустриальными стандартами. На Рис. с 1-3 по 1-6 показаны некоторые из такого рода измерений.
Рисунок 1-3. Тест передатчика на гармонические искажения
Рисунок 1-4. Радиосигнал GSM и спектральная маска, показывающая границу нежелательных выбросов
Рисунок 1-5. Двухтоновый тест радиочастотного усилителя мощности
Рисунок 1-6. Выбросы излучения и их ограничения по стандарту CISPR11 как часть теста на электромагнитную совместимость
Типы измерений
Чаще всего анализаторами спектра измеряют частоту, мощность, модуляцию, искажения и шум. Знание спектрального состава сигнала очень важно, особенно в системах с полосой частот ограниченной ширины. Переданная мощность также является важным измеряемым параметром. Слишком малая мощность означает, что сигнал не сможет достичь точки назначения. Слишком большая мощность может быстро истощить заряд батарей, создать искажения и чрезмерно повысить рабочую температуру системы.
Измерение качества модуляции может быть важным для того, чтобы обеспечить нормальную работу системы и быть уверенным в том, что информация передается корректно. Измерения коэффициента модуляции, уровня полосы боковых частот, качества модуляции и заполнения полосы частот – это примеры самых распространенных тестов при аналоговой модуляции. В случае цифровой модуляции измеряются модуль вектора погрешности, дисбаланс IQ, зависимость погрешности фазы от времени и ряд других параметров. Более подробно об этих видах измерений рассказано в документе Agilent Application Note 150-15, Vector Signal Analysis Basics.
В сфере коммуникаций и связи измерение искажений очень важно как для приемников, так и для передатчиков. Излишние гармонические искажения на выходе передатчика могут создавать помехи на других коммуникационных частотах. В блоках предусилителей приемника не должно быть интермодуляции, чтобы избежать перекрестного наложения сигнала. Хороший пример – интермодуляция несущих сигналов кабельного телевидения, которые при распространении по распределительной системе вносят искажения в другие каналы этого же кабеля. Распространенными измерениями искажений являются измерения интермодуляции, гармоник и паразитного излучения.
Часто бывает нужно измерить и шум как сигнал. Любая активная цепь или устройство будет генерировать шум. Измерения коэффициента шума и отношения сигнал/шум (С/Ш) являются важными для описания показателей устройства и его вклада в общие показатели системы.
Виды анализаторов сигнала
Хотя в этом руководстве мы концентрируемся на перестраиваемом супергетеродинном анализаторе спектра, существуют и другие архитектуры. Важный не супергетеродинный тип анализатора – тот, что оцифровывает сигнал во временной области, использует методы цифровой обработки сигнала, выполняет быстрое преобразование Фурье (БПФ) и показывает сигнал в частотной области. Одно преимущество подхода с БПФ в том, что появляется возможность характеризовать одновспышечные явления. Другое – в том, что кроме амплитуды можно измерить и фазу. Однако, БПФ-машины имеют некоторые ограничения в сравнении с супергетеродинными анализаторами спектра, в частности — по частотному диапазону, чувствительности и динамическому диапазону.
Векторные анализаторы сигнала тоже оцифровывают сигнал во временной области, как и БПФ-машины, но их возможности при этом распространяются и на область СВЧ при помощи понижающих преобразователей, включенных перед АЦП. Такие анализаторы позволяют провести быстрые измерения спектра с хорошим разрешением, демодуляцию и расширенный анализ во временной области. Они особенно полезны для описания сложных сигналов – всплесков, переходного или модулированного сигнала в системах связи, телевещания, радиовещания, в сонарах, а также в приложениях ультразвукового зондирования.
1 Жан Батист Фурье, 1768 – 1830, французский математик и физик, открывший, что периодические функции могут быть представлены последовательностью синусов и косинусов.
2 Если же сигнал появляется лишь раз, то его спектральным представлением будет непрерывное множество синусоидальных волн.
Страница: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Copyright © 2001-2023 Unitest.com
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Пластиды, фотосинтез»
1. При изучении фотосинтеза ученые использовали метод меченых атомов и установили, какое вещество является источником выделяющегося кислорода. Как был поставлен данный эксперимент? В состав каких веществ ученые должны были вводить меченые атомы (тяжелые изотопы) кислорода? Какие результаты при этом они получили? В каких фазах фотосинтеза происходит включение тяжелых изотопов кислорода в состав продуктов фотосинтеза?
1) если растение выращивали в атмосфере углекислого газа, содержащего меченые атомы кислорода;
2) то тяжелые изотопы кислорода обнаруживались в составе глюкозы (органических веществ);
3) глюкоза образуется в темновой фазе фотосинтеза;
4) если растение поливали водой с мечеными атомами кислорода;
5) то тяжелые изотопы кислорода обнаруживались в составе молекулярного (свободного) кислорода;
6) свободный кислород образуется в световой фазе фотосинтеза.
2. Как происходит преобразование энергии солнечного света в световой и темновой фазах фотосинтеза в энергию химических связей глюкозы? Ответ поясните.
1) В световой фазе фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в энергию возбужденных электронов, а затем энергия возбужденных электронов преобразуется в энергию АТФ и НАДФ-Н2.
2) В темновой фазе фотосинтеза энергия АТФ и НАДФ-Н2 преобразуется в энергию химических связей глюкозы.
3) Поскольку КПД фотосинтеза не 100%, на всех этапах часть энергии теряется в виде тепла.
3. В ХVII веке голландский учёный ван Гельмонт провёл опыт. Он посадил небольшую иву в кадку с почвой, предварительно взвесив растение и почву, и только поливал её в течение нескольких лет. Спустя 5 лет учёный снова взвесил растение. Его вес увеличился на 63,7 кг, вес почвы уменьшился всего на 0,06 кг. Объясните, за счёт чего произошло увеличение массы растения, какие вещества из внешней среды обеспечили этот прирост.
1) увеличение массы растения произошло за счет органических веществ;
2) органические вещества синтезировались в процессе фотосинтеза;
3) из внешней среды поступали углекислый газ и вода.
4. В чём состоит значение фотосинтеза в природе? Укажите не менее трёх значений.
1) энергия солнечного света превращается в энергию химических связей органических веществ, за счет чего существуют гетеротрофные организмы;
2) в атмосферу поступает кислород, необходимый для дыхания аэробных организмов;
3) из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от ультрафиолетового излучения;
4) из атмосферы поглощается углекислый газ, который мог бы вызвать парниковый эффект (глобальное потепление).
5. Скорость фотосинтеза зависит от лимитирующих (ограничивающих) факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию углекислого газа, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими для реакций фотосинтеза?
1) свет – источник энергии для процесса фотосинтеза (необходим для возбуждения хлорофилла);
2) углекислый газ необходим в темновой фазе фотосинтеза (в реакциях цикла Кальвина), из него синтезируется глюкоза;
3) изменение температуры изменяет активность ферментов фотосинтеза (высокие температуры вызывают денатурацию ферментов).
6. В темновой фазе фотосинтеза (во время цикла Кальвина) углекислый газ присоединяется к углеводу рибулозе с помощью фермента РУБИСКО. Однако этот фермент может присоединить не только углекислый газ, но и кислород (это получило название «фотодыхание»). Чем выше концентрация кислорода в листе, тем больше РУБИСКО катализирует реакцию окисления рибулозы и тем меньше катализирует реакцию присоединения углекислого газа. Фотодыхание происходит при жаркой солнечной погоде (при засухе) и приводит к тому, что часть веществ цикла Кальвина окисляется и растение теряет много энергии. Почему при жаре или засухе растения переходят на фотодыхание? Ответ поясните.
1) растение закрывает устьица, чтобы не терять воду (из-за сильного испарения);
2) внутрь листа перестает поступать углекислый газ из окружающей среды;
3) при этом внутри (мезофилла) листа растёт концентрация кислорода (потому что он вырабатывается при фотосинтезе).
7. В 1883 году Теодор Энгельман освещал нитчатую водоросль спирогиру светом, пропущенным через призму: на разные участки растения попадал свет разных длин волн. Для исследования использовались аэробные бактерии, которые скапливались в местах с наибольшим количеством кислорода, выделяемого водорослью. Ученый наблюдал, как освещаются участки, где преимущественно скапливаются бактерии. Возле участков какого (каких) цветов спектра скапливаются меньше всего бактерий? Почему? Ответ поясните.
1) наименьшее количество бактерий собиралось возле участков, освещаемых зеленым светом;
2) зеленая часть спектра света менее всего используется при фотосинтезе (поглощаются хлорофиллом);
3) поэтому на участке, освещенном зеленой частью спектра, выделяется меньше кислорода;
4) аэробным бактериям требуется кислород для жизнедеятельности (там, где мало кислорода, жизнедеятельность аэробных бактерий затруднена).
8. Учёный изучал влияние различных экологических факторов на процесс фотосинтеза. Свой эксперимент исследователь проводил в специальной теплице, где были высажены 300 растений томата сорта Шапка Мономаха. В герметичную теплицу с определённой периодичностью закачивался углекислый газ разной концентрации. С помощью датчиков учёный фиксировал показатели скорости фотосинтеза, которые приведены на графике ниже. Почему при увеличении концентрации углекислого газа свыше 0,1% скорость фотосинтеза не растёт? Как изменится скорость фотосинтеза, если сильно снизить температуру в теплице? Объясните, почему произойдёт изменение. Какую роль играет углекислый газ в процессе фотосинтеза?
1) скорость фотосинтеза лимитируется другими факторами (освещённостью, скоростью накопления АТФ, количеством ферментов световой и темновой фазы и др.);
2) скорость фотосинтеза понизится;
3) при понижении температуры активность ферментов понизится;
4) углекислый газ фиксируется в темновой фазе фотосинтеза (цикле Кальвина) и составляет основу для формирования углеводов.
ИЛИ
4) углекислый газ используется для создания глюкозы в темновой фазе фотосинтеза.
9. У глаукофитовых водорослей хлоропласты имеют интересную особенность: они содержат слой муреина между наружной и внутренней мембраной. Аргументом в пользу какой теории происхождения хлоропластов является этот факт? Ответ поясните. Назовите не менее трех других признаков хлоропластов, позволивших ученым обосновать эту теорию.
1) теория симбиогенеза (эндосимбиоза);
2) муреин содержится в клеточной стенке бактерий;
3) хлоропласты произошли от фотосинтезирующих бактерий — внутриклеточных симбионтов;
4) содержат кольцевую ДНК;
5) имеют 70S рибосомы;
6) способны к делению ИЛИ могут синтезировать белок.
10. Какой органоид растительной клетки изображен на рисунке? Назовите структуры, обозначенные на рисунке цифрами 1 и 2, укажите их функции.
1) на рисунке изображен хлоропласт;
2) 1 — тилакоид, входящий в состав граны (стопки тилакоидов);
3) на мембранах тилакоидов происходит световая фаза фотосинтеза;
4) 2 — кольцевая ДНК хлоропласта;
5) содержит информацию о некоторых белках хлоропласта.
11. В эксперименте по изучению фотосинтеза ученые установили, какое вещество является источником выделяющегося кислорода. В первом варианте опыта они вводили радиоактивные (тяжелые) изотопы кислорода ( 18 О) в состав углекислого газа, в атмосфере которого росло растение. Во втором варианте опыта они вводили 18 О в состав воды, которой поливалось растение. Какой метод использовали ученые? В каких продуктах фотосинтеза обнаруживались изотопы тяжелого кислорода в каждом из вариантов опыта? В какую фазу фотосинтеза и в каком процессе образуется молекулярный кислород?
1) метод меченых атомов (авторадиография);
2) изотопы тяжелого кислорода из углекислого газа обнаруживались в составе глюкозы (органических веществ);
3) изотопы тяжелого кислорода из воды обнаруживались в составе молекулярного (выделяющегося, свободного) кислорода;
4) кислород выделяется в световую фазу фотосинтеза;
5) кислород выделяется в процессе фотолиза воды.
12. Экспериментатор решил исследовать процесс фотосинтеза. Для этого он один лист растения поместил в герметичную колбу, из которой предварительно выкачал углекислый газ, второй лист оставил в естественных условиях. Через три дня он сорвал листья, вымочил их в спирте и капнул на них раствором йода, оценив получившийся оттенок. Какой оттенок имели листья после нанесения йода? Почему именно такой результат должен был получить экспериментатор в данном опыте? Ответ поясните.
1) лист 1 не окрасился в синий цвет (окрасился в желтый цвет);
2) лист 2 окрасился в синий (фиолетовый) цвет;
3) синий (фиолетовый) цвет дает реакция йода с крахмалом;
4) крахмал (глюкоза) синтезируется в процессе фотосинтеза из углекислого газа;
5) в воздухе есть углекислый газ, поэтому в листе 2 образовался крахмал (лист 1 находился в среде без углекислого газа, поэтому в нем не синтезировался крахмал).
13. Какие продукты образуются в световой фазе фотосинтеза? Какие из них используются в темновой фазе и для чего, а какие – не используются?
1) НАДФ-Н – используется для восстановления углерода (органических веществ) в цикле Кальвина;
2) АТФ – источник энергии для реакций темновой фазы;
3) молекулярный кислород — выбрасывается в атмосферу (не используется в темновой фазе).
14. На листьях водных растений видны скопления мелких пузырьков газа. Укажите, какой это газ, в результате какого процесса он образуется и из какого вещества.
1) кислород;
2) образовался из воды;
3) в процессе фотолиза воды в световой фазе фотосинтеза.
15. Вам представлены электронные микрофотографии лейкопласта и хромопласта. Какой цифрой обозначен лейкопласт? По каким видимым признакам можно отличить его от хромопласта? Ответ поясните. В чем заключаются различия в функциях этих пластид?
1) 2 — лейкопласт;
2) в лейкопласте видны крахмальные зерна (гранулы) (в хромопласте видны пятна каротиноидов);
3) лейкопласты выполняют запасающую функцию;
4) хромопласты окрашивают части растений.
16. Какую роль играют электроны молекул хлорофилла в фотосинтезе?
1) электроны хлорофилла возбуждаются под действием квантов света (переходят на более высокий энергетический уровень);
2) электроны поступают в электрон-транспортную цепь (отдают энергию переносчикам);
3) энергия электронов идет на образование АТФ (фотофосфорилирование);
4) электроны восстанавливают НАДФ+ (образуют НАДФ-Н).
17. Плоды садовой земляники, созревшие в солнечную и пасмурную погоду, отличаются по вкусу. В чем заключается это отличие? Как вы можете объяснить возникновение таких отличий?
1) плоды садовой земляники, созревшие в солнечную погоду, слаще, чем плоды, созревшие в пасмурную;
2) в солнечную погоду повышается интенсивность фотосинтеза;
3) в плодах накапливается больше углеводов (глюкозы), имеющих сладкий вкус.
18. Исследователь определял зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света. В специальную герметичную камеру с регулируемым освещением он высадил 50 растений подсолнечника. С помощью датчиков исследователь фиксировал показатели интенсивности фотосинтеза, которые приведены на графике ниже. Почему при увеличении освещенности выше 0,85 кал/см2·мин интенсивность фотосинтеза не растёт? Какую роль играет свет в процессе фотосинтеза? Как изменится скорость фотосинтеза, если сильно снизить температуру в теплице? Объясните причину изменения.
1) скорость фотосинтеза лимитируется другими факторами (температурой, наличием воды и др.) ИЛИ в клетке ограничено количество ферментов (хлоропластов,хлорофилла) ИЛИ это результат проявления закона лимитирующего (ограничивающего) фактора;
2) свет является источником энергии для фотосинтеза ИЛИ кванты света вызывают возбуждение хлорофилла;
3) скорость фотосинтеза понизится;
4) при понижении температуры активность ферментов понизится.
19. Какие органеллы изображены на рисунке? Что общего у этих органелл и чем они отличаются? Какая существует между ними связь?
1) пластиды: 1 — пропластида; 2 — лейкопласт; 3 — хлоропласт; 4 — хромопласт.
2) являются двумембранными органоидами;
3) развиваются из пропластид и могут превращаться друг в друга;
4) хлоропласты содержат хлорофилл и каротиноиды, внутренняя мембрана имеет складки (тилакоиды);
5) хромопласты содержат каротиноиды, внутренняя структура выражена слабо (есть остатки ламелл);
6) лейкопласты не содержат пигменты, запасают питательные вещества (крахмал).
20. Исследователь решил установить, откуда атомы кислорода попадают в молекулы кислорода при фотосинтезе – из молекул воды или из молекул углекислого газа. В эксперименте он снабжал растения водой и углекислым газом, содержащими изотоп кислорода-18 и анализировал наличие кислорода-18 в выделяемом растением кислороде. При снабжении растения водой, содержащей изотоп кислорода-18, выделяемые молекулы кислорода содержали изотоп кислорода-18, тогда как при снабжении растения углекислым газом с изотопом кислорода-18 образующийся кислород не имел изотопа кислорода-18. Как называется метод, используемый исследователем? Из молекул воды или углекислого газа атомы кислорода попадают в молекулы кислорода? В какой фазе фотосинтеза происходит образование кислорода? В какой части хлоропласта протекает данная фаза? Образуется ли кислород в растениях в темноте?
1) метод меченых атомов;
2) из молекул воды;
3) в световой фазе;
4) на мембранах тилакоидов (на гранах);
5) нет, не образуется.
21. В листьях растений интенсивно идет процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.
1) фотосинтез происходит в незрелых плодах (пока они зеленые);
2) в незрелых плодах имеются хлоропласты (хлорофилл);
3) в зрелых плодах фотосинтез не происходит;
4) по мере созревания хлоропласты превращаются в лейкопласты и хромопласты, не содержащие хлорофилла.
22. В закрытых и отапливаемых теплицах часто повышают концентрацию углекислого газа. С какой целью производится этот прием?
1) углекислый газ используется в темновой фазе (в цикле Кальвина) для синтеза углеводов;
2) увеличение концентрации углекислого газа приводит к повышению эффективности фотосинтеза;
3) урожайность растений повышается.
23. На графике показано поглощение света молекулами хлорофилла в листе традесканции. В каком процессе в растениях принимает участие свет? Почему при освещении растения в течение недели зеленым светодиодом растение постепенно погибает, а при освещении красным или синим диодами растение продолжает нормально расти? Ответ поясните.
1) свет необходим в качестве источника энергии в процессе фотосинтеза;
2) чем больше света способна поглотить молекула хлорофилла, тем интенсивнее протекает процесс фотосинтеза;
3) хлорофилл почти не способен поглощать зеленый цвет;
4) при недостатке энергии растение не способно синтезировать органические вещества (сахара), поэтому постепенно погибает;
5) хлорофилл хорошо поглощает красный и синий свет, поэтому дефицита энергии для процесса фотосинтеза не возникает.
24. Экспериментатор решил установить зависимость концентрации сахарозы в соке флоэмы от условий произрастания растения. Для этого он разделил растения томата, выращиваемые в теплице, на 8 групп, каждую из которых поместил под источник света с определенной интенсивностью. Через некоторое время было измерено количество сахарозы в соке флоэмы для каждого растения. Результаты эксперимента ученый занес на график. Объясните, почему концентрация сахарозы во флоэме демонстрирует именно такую, как на графике, зависимость.
1) чем выше интенсивность света, тем активнее фотосинтез;
2) и, следовательно, больше сахарозы обнаруживается во флоэме;
3) начиная с определённой интенсивности света, активность фотосинтеза (и количество сахарозы в соке флоэмы) перестаёт расти (кривая выходит на плато);
4) так как фотосинтез (ферменты цикла Кальвина / темновой фазы) достигают максимальной активности.
25. Ученый поместил культуру аэробных бактерий в чашку Петри на среду с глюкозой, все молекулы которой содержали радиоактивный углерод. Рядом с открытой чашкой Петри росло в горшке зеленое растений. Через три дня культивирования ученый разрушил клеточные стенки бактерий и провел химический анализ содержимого бактериальных клеток. Количество радиоактивного углерода оказалось значительно меньше, чем ожидалось по расчетам ученого. Он сделал вытяжку из листьев комнатного растения и обнаружил в ней радиоактивный углерод. Объясните полученные ученым результаты. В составе какого вещества был обнаружен радиоактивный углерод в растении?
1) глюкоза с радиоактивным кислородом окислялась (расщеплялась) бактериями до углекислого газа;
2) бактерии выделяли углекислый газ с радиоактивным углеродом в атмосферу;
3) растение в процессе фотосинтеза поглощало углекислый газ с радиоактивным углеродом;
4) в составе глюкозы (крахмала; углеводов; органических веществ).
26. Экспериментатор изучал особенности жизнедеятельности культуры синезелёных водорослей (цианобактерий) рода Anabaena. Для этого в герметичные пробирки с питательной средой он добавлял фиксированное количество клеток Anabaena и после закачивал туда определенное количество атмосферного воздуха. Пробирки освещались различное время, после чего измерялась концентрация кислорода в пробирках. Результаты эксперимента представлены на графике. Как в эксперименте будет изменяться количество углекислого газа в пробирке? Ответ поясните. Как изменится концентрация кислорода в пробирке после выключения света? Ответ поясните. Возможно ли для более точного эксперимента выделить хлоропласты из синезелёных водорослей (цианобактерий) рода Anabaena? Ответ поясните.
1) количество углекислого газа будет уменьшаться
2) углекислый газ фиксируется в процессе фотосинтеза (используется для образования органических соединений);
3) концентрация кислорода уменьшится;
4) кислород используется в процессе дыхания;
5) фотосинтез (световая фаза) прекращается;
6) нет, так как синезеленые водоросли (цианобактерии) не содержат хлоропластов
27. Экспериментатор изучал процессы, протекающие в хлоропластах. Для этого он приготовил суспензию хлоропластов и внес ее в пробирки с избытком АДФ, Фн (неорганический фосфат) и НАДФ+. Затем пробирки освещали различное время, после чего в них добавляли раствор йода одинаковой концентрации. В результате содержимое пробирок окрасилось в синий цвет различной интенсивности. Результаты эксперимента представлены в таблице. Предположите, почему в ходе эксперимента раствор в пробирке окрасился в синий цвет. как изменятся результаты эксперимента, если перед его началом из герметичной пробирки удалить весь углекислый газ? Ответ поясните.
1) в процессе фотосинтеза образуется крахмал;
2) крахмал окрашивается раствором йода в синий цвет;
3) в отсутствие углекислого газа синяя окраска не появляется;
4) углекислый газ используется в фотосинтезе (в цикле Кальвина) для образования крахмала (сахаров).
28. Экспериментатор поместил в растворы для гидропоники молодые растения одного вида и наблюдал за их ростом. Один раствор содержал все необходимые для растения элементы минерального питания, а другой — все, кроме ионов магния. В состав какого органического соединения входит магний в клетках растений? Почему при недостаточном синтезе этого вещества растения развиваются хуже? Какие морфологические признаки, судя по результатам данного опыта, свидетельствуют о недостатке магния?
1) магний входит в состав хлорофилла;
2) хлорофилл участвует в процессе фотосинтеза;
3) при недостаточном синтезе хлорофилла в растении нарушается пластический обмен;
4) листья становятся мелкими;
5) листья становятся желтыми (более бледными, с желтыми пятнами между жилок).
29. Экспериментатор определял зависимость концентрации хлорофилла в листьях растения от степени освещенности, при которой это растение растёт. Он высадил в лотки семена гороха одного сорта, и поставил их в камеры с единственным источником света. Все источники света имели разную интенсивность. По окончании эксперимента оценивалась концентрация хлорофилла в листьях выросшего гороха. Предположите, какую зависимость обнаружил экспериментатор? Объясните, почему зависимость именно такая.
1) чем выше была интенсивность источника света, тем выше была концентрация хлорофилла в листьях гороха;
2) для поглощения (использования энергии) света необходим хлорофилл;
3) при высокой освещённости для поглощения большего количества доступного света требуется больше хлорофилла.
30. Экспериментатор поместил водное растение элодею канадскую в аквариумы, освещаемые лампами с определенным спектром (длиной волны), и определил скорость выделения кислорода. Результаты измерений экспериментатор представил в таблице. Объясните результаты эксперимента. Какой процесс обеспечивает выделение кислорода растениями при фотосинтезе? Почему минимальная скорость выделения кислорода наблюдалась при зеленом свете? Можно ли было получить аналогичные результаты, если вместо элодеи в аквариумы поместить красную водоросль порфиру? Ответ поясните.
1) фотолиз воды (процессы световой фазы фотосинтеза);
2) при зелёном свете скорость выделения кислорода минимальная, потому что хлорофилл отражает зелёный свет (не может использовать его энергию);
3) при использовании порфиры результаты эксперимента получились бы другие;
4) красные водоросли содержат пигменты, поглощающие зеленые лучи.
31. Экспериментатор исследовал фотосинтез у водного растения элодея. В первый сосуд он налил 0,5% раствор соды (гидрокарбоната натрия), во второй — прокипяченную и охлажденную воду. В каждый сосуд он поместил веточки элодеи, зафиксировав их воронками, на которые были надеты пробирки с тем же раствором, что в сосуде (схема опыта показана на рисунке). Сосуды с растением установил под яркую лампу. В первом сосуде растение активно выделяло газ, который собирался в пробирке, вытесняя жидкость. Во втором сосуде выделение газа не наблюдалось. Схема опыта показана на рисунке. (1 – элодея; 2 – воронки; 3 – сосуд с раствором соды; 4 – пробирка с раствором соды; 5 – сосуд с прокипяченной водой; 6 – пробирка с прокипяченной водой.) Какой газ выделяла элодея в первом сосуде? Каким наиболее простым способом можно это доказать? Почему во втором сосуде не происходило выделение газа? Значение какого соединения для протекания фотосинтеза показывает этот опыт?
1) кислород;
2) после наполнения пробирки кислородом нужно опустить в нее тлеющую лучину, и она вспыхнет (кислород поддерживает горение);
3) для протекания фотосинтеза необходимо наличие углекислого газа (гидрокарбонат-ионов);
4) во втором сосуде кислород не выделялся, так как в прокипяченной воде практически не содержится углекислый газ (удаляется с остальными газами при кипячении).