23087

Реєстрація спектрів пропускання

Лабораторная работа

Физика

Опис спектрофотометра СФ5 У цій лабораторній роботі Ви познайомитеся з принципом дії спектрофотометрів оптикоелектронних приладів призначених для вимірювання спектрів пропускання поглинання особливостями методики вимірювання цих спектрів а також способами визначення кольорових координат. Проходження світла через будьякі середовища завжди супроводжується втратами повязаними з поглинання та розсіюванням. Коефіцієнт екстинкції коефіцієнт поглинання.1 або словами потужність яка віднімається у паралельного пучка світла за...

Украинкский

2013-08-04

137.5 KB

4 чел.

4

Реєстрація спектрів пропускання

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ОПТИКИ

ПРАКТИКУМ “ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ ПРИЛАДИ І СИСТЕМИ”

8

Реєстрація спектрів пропускання

КИЇВ 2001


Список лабораторних робіт та додаткових матеріалів практикуму

“Оптико-електронні прилади і системи”

--------------------------------------------------------------------------------------------

  1.  Дослідження характеристик фотоелектронного помножувача.
  2.  Дослідження характеристик фоторезистора.
  3.  Дослідження характеристик фотодіода.
  4.  Електрометричний вимірювач струму.
  5.  Синхронний детектор.
  6.  Метод лічби одноелектронних імпульсів.
  7.  Вимірювання форми імпульсу випромінювання.
  8.  Реєстрація спектрів пропускання.
  9.  Реєстрація спектрів випромінювання.
  10.  Вимірювання спектральної чутливості фотоприймачів.
  11.  Вимірювання абсолютної та порогової чутливості фотоприймача.
  12.  Методи модуляційної спектроскопії.
  13.  Мікрофотометри.

  1.  Терміни та визначення
  2.  Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла. Функція Планка.
  3.  Опис спектрофотометра СФ-5

У цій лабораторній роботі Ви познайомитеся з принципом дії  спектрофотометрів – оптико-електронних приладів, призначених для вимірювання спектрів пропускання (поглинання), особливостями методики вимірювання цих спектрів, а також способами визначення кольорових координат.   

Теоретична частина.

Проходження світла через будь-які середовища завжди супроводжується втратами, пов’язаними з  поглинання та розсіюванням. Поруч з цим на границях різних середовищ світло завжди потерпає відбиття. Таким чином при проходженні  світла через будь-яке матеріальне тіло (середовище) його потужність буде зменшуватися (винятком є проходження світлом середовища з інвертованим заселенням, але цей випадок ми не будемо розглядати). Далі ми будемо говорити лише про паралельні пучки світла, тобто практично про плоскі хвилі. Спочатку випромінювання будемо вважати монохроматичним.

Коефіцієнт екстинкції (коефіцієнт поглинання).

На Мал.1 зображений пучок паралельних променів, спрямований на вимірювач потужності випромінювання. На шляху пучку, нормально до нього, послідовно встановлюють один з двох шарів однієї і тієї ж речовини різної товщини . Різниця товщин обирається малою у порівнянні з товщиною шару . Відліки вимірювача потужності випромінювання дають відносну величину потужності , яка доходить до вимірювача. В присутності шарів  і , потужності  і  менші, ніж без них. Це обумовлено двома причинами: по-перше, частина світла втрачається внаслідок відбивання від передньої та задньої поверхонь введеного шару; ці втрати однакові для обох шарів, по-друге, частина випромінювання або “поглинається” в цих шарах (тобто перетворюється в теплову, хімічну або світлову енергію), або “розсіюється” (тобто змінює напрямок свого розповсюдження). Для товстого шару втрачена внаслідок екстинкції, або “гасіння”, частина випромінювання, що увійшло в шар більша, ніж для тонкого, тому виміри покажуть наступне

    ,      ( 8.1 )

або словами, потужність , яка віднімається у паралельного пучка світла за рахунок поглинання та розсіювання в шарі товщиною , пропорційна потужності падаючого світла і товщині шару . Коефіцієнт пропорційності називають коефіцієнтом екстинкції. Якщо в конкретному випадку розсіювання не грає відчутної ролі у порівнянні з поглинанням, то коефіцієнт екстинкції називають коефіцієнтом поглинання. Якщо ж, навпаки, поглинанням можна нехтувати у порівнянні з розсіюванням, то говорять про “коефіцієнт екстинкції, обумовленої розсіюванням”. При використанні слів “екстинкції”,  “коефіцієнт екстинкції” і т.п. без доповнень, залишається незрозумілим, яка частина енергії припадає на поглинання і яка – на розсіювання

Рівняння (8.1) слугує визначенням коефіцієнта екстинкції. Для його практичного вимірювання майже завжди вибирають різницю товщин  порівняною з товщиною шару , а не малою в порівнянні з нею, як це робилося вище. Тоді можна уявити собі, що шар складається з окремих тонких шарів товщиною (Мал.1,б). Після інтегрування поглинання у всіх цих шарах, отримаємо

, звідки , і  ( 8.2 )

При вимірюваннях замість натуральних логарифмів використовують десяткові і потужність випромінювання  замінюють відповідними відгуками вимірювача потужності випромінювання . Тоді

.        ( 8.3 )

 Дуже часто користуються поняттям прозорості (пропускання) поглинаючого шару Т, яку визначають з співвідношення . Оптична густина поглинання (послаблення) D і прозорість (пропускання) Т пов’язані співвідношенням .

Врахування втрат на відбивання при вимірюванні спектрів поглинання проводять в різні способи. Так, наприклад, при вимірюванні поглинання розчинів це врахування здійснюють експериментальним шляхом. Для цього один і той же пучок пропускають двічі: одного разу скрізь кювету з поглинаючим розчином, а другий раз скрізь аналогічну кювету з розчинником. В такий спосіб майже повністю враховуються втрати на відбивання, якщо концентрації розчинів не дуже великі, і певною мірою втрати на розсіювання та поглинання розчинником та сторонніми домішками в ньому.

Складніше враховувати втрати на відбивання в твердих зразках і особливо в тонких поглинаючих шарах, де таке врахування внаслідок багаторазового відбивання від передньої та задньої поверхні є особливо необхідним для одержання істиних результатів.

При повному врахуванні багаторазового відбивання всередині поглинаючого шару закон поглинання приймає наступний вигляд

,         (8.4)

тут r  - показник відбивання поверхні. Тому що в знаменнику другий член часто значно менший за одиницю, то вираз в спрощеній формі можна записати таким чином:

.        (8.5)

Слід зауважити, що коефіцієнт поглинання може бути поданим в різних одиницях в залежності від того, в яких одиницях подана товщина та концентрація поглинаючих речовин. На графіках та в таблицях такі дані завжди повинні наводитися, в протилежному випадку результати вимірювань буде важко порівнювати.

У випадку хімічно чистих речовин, кристалів чи рідин дуже часто поглинання вимірюють тільки на одиницю товщини (значення К – коефіцієнта поглинання вимірюють в таких випадках в см –1). Якщо при цьому відоме число атомів або молекул в одиниці об’єму, то можна розрахувати атомарний або молекулярний показник поглинання, який є атомно-молекулярною сталою, що характеризує імовірність оптичних переходів при поглинанні оптичного випромінювання даної частоти.

При дослідженні розчинів поглинання відносять не тільки до одиниці товщини, а й до одиниці концентрації. Якщо відома концентрація розчина в молях на літр, то такий коефіцієнт поглинання називають “молярним показником поглинання”. Якщо відома концентрація атомів або молекул в одиниці об’єму, то коефіцієнт поглинання називають “атомарним або молекулярним показником поглинання”. В решті решт, якщо концентрація розчину виражена в г/см3, то коефіцієнт поглинання слід називати “ваговим показником поглинання”.

СПЕКТРОФОТОМЕТРИ

Прилади, призначені для вимірювання спектрів поглинання (пропускання) отримали назву спектрофотометрів. У найпростішому випадку (без врахування відбивання) для вимірювання спектрів поглинання необхідно у визначеній області зареєструвати спектрометром суцільний спектр будь-якого джерела безпосередньо I0, а потім спектр випромінювання, яке пройшло через зразок I. При реєстрації спектра джерела

,

а при проходженні випромінювання джерела через зразок (шар поглинаючої речовини)

,

тут  - спектральна чутливість спектрометра,  - потужність джерела світла,  - спектр пропускання зразка.

Розділивши останнє рівняння на передостаннє, отримаємо

.

Часто необхідно визначити спектральну залежність оптичної густини зразка

.

Спектр випромінювання джерела повинен бути достатньо інтенсивним і залежність  - по можливості плавною. Таким джерелом у видимій та ближній інфрачервоній області є лампа розжарення, а в ультрафіолетовій області – воднева (дейтерієва) лампа. Інтенсивність випромінювання джерела не повинна змінюватися з часом.

Завдання

Перед початком роботи уважно ознайомтеся з усіма матеріалами і літературою, пропонованими до даної лабораторної роботи. Перед початком вимірів спробуйте спрогнозувати свої дії. При необхідності, частіше радьтеся з викладачем, або з лаборантом.

  1.  За допомогою спектрофотометра СФ-5 вимірте коефіцієнт пропускання скляних світлофільтрів ПС7 та ПС14. Корисні поради:

Спектральний діапазон 400-1000нм

Намагайтеся працювати з мінімальними щілинами

Для вибору оптимального кроку зміни довжини хвилі користуйтесь

ГОСТ 9411-81, стор. 55,56.

  1.  Побудуйте залежність коефіцієнта пропускання, оптичної густини та коефіцієнта поглинання від довжини хвилі. Корисні поради:

Визначте товщини фільтрів.

  1.  Спробуйте визначити коефіцієнти відбивання досліджених світлофільтрів.

  1.  Спробуйте пояснити смугастий характер спектру поглинання фільтру ПС7.

  1.  Розрахуйте колірні координати досліджених світлофільтрів. Корисні поради:

Скористайтесь документом LR11.DOC.

Література:

1. Соболева Н.А., Меламид А.Е. Фотоэлектронные приборы. -М.: Высшая школа.-1974.

2. Спектрофотометр СФ-5. Инструкция по эксплуатации.

3. Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения. Справочник. -М.: Радио и связь.-1987.

5

Реєстрація спектрів пропускання


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23146. Роман «Третя Рота» 35 KB
  Пушкін дуже високо цінував твори такого жанру. Сосюри письменників лікарів учителів вчених розповідають цікаві епізоди що перетворилися в легенди як поет натхненно читав той чи інший твір який так і залишився неопублікованим і невідомим сучасному читачеві. Тепер же ця легенда став реальністю читач одержує твори які десятиліттями лежали в архівах і не були доступними навіть найвужчому колу дослідників. Павло Тичина даруючи авторові Червоної зими видання Вибрані твори 1957 у трьох томах на першій книзі зробив такий напис:...
23147. Український князь бє чолом рiднiй Українi (Євген Маланюк) 28 KB
  До самої смертi вiн прожив у НьюЙорку працюючи в iнженерному бюро. Малоросiйству вiн протиставляє мазепинство : опертя на прикладi гетьмана Iвана Мазепи на власнi сили церкву культуру. Найважливiшим етапом подолання цiєї хвороби Україною вiн вважає набуття державностi незалежностi нашого краю. 1923 року вiн ще повен надiй на революцiйне звiльнення своєї батькiвщини: Несамовитим криком крови Роздерлися твої уста: сурмиш у рупор пурпуровий Вагiтна бурями повстань .
23148. Феміністична проблематика повістей О.Кобилянської “Людина” і “Царівна” 121 KB
  ЖIНОЧИЙ IДЕАЛ ОЛЬГИ КОБИЛЯНСЬКОЇ ЗА ПОВIСТЯМИ ЛЮДИНА I ЦАРIВНА 4. АВТОРСЬКА ПОЗИЦIЯ У ПОВIСТI ОЛЬГИ КОБИЛЯНСЬКОЇ ЛЮДИНА ВИСНОВКИ СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ВСТУП Тема даної курсової роботи Феміністична проблематика повістей О. В Людині а ще більше в Царівні особисте щастя героїнь Кобилянської більшою чи меншою мірою вже пов'язується з соціальними проблемами активною позицією людини в житті з необхідністю боротися з обставинами що сковують розвиток її духовних сил. Завдяки новаторству співзвучності прогресивним тенденціям...
23149. Феномен доби (сходження на голгофу слави) 183 KB
  Гріх казати: Тичинині попередники не були самі нездари. Так що сила яку Тичинині попередники витрачали на самоконсервування примножила його художні потенції. Для молодого Тичини навіть автора Соняшних кларнетів цей початковий період революції був своєрідною самопроекцією на широкий екран українського степу. Так як у Рільке: я водночас дитя хлопчак мужчина у Тичини та сама єдність стиснутість тривалості найлаконічніший образ людського життярадіння тільки не в індивідуальному вертикальному а в усезагальному індивідуальному через...
23150. Філософічність лірики Олега Ольжича 25 KB
  Така медитативність лірики Ольжича має приховану мету і символічний зміст. Стояти недбало на краю блакитної чаші безодні ризикуючи своїм життям це для Ольжича найбільша насолода найп'янкіший водограй найзаповітніша мрія. Отже проаналізувавши кілька віршів Ольжича ми виділили в них ряд надзвичайно важливих філософських проблем замислитись над якими має і сучасна людина.
23151. Художнє осмислення загальнолюдських цінностей у твоpчості Ліни Костенко 28 KB
  Ліна Костенко витвоpила духовний зpіз укpаїнської істоpії явила людстви складну щедpу на добpо і спpаглу до щастя і волі укpаїнську душу. Hеоціненним скаpбом людяності сили духу й добpоти сповнені поезії Ліни Костенко: Hе забувайте незабутнє І незнецінюйте коштовне Hе губіться у юpбі. Ліна Костенко багато pозміpковує над тим що ж лишає по собі людина.
23152. Шістдесятництво як явище 168.13 KB
  Зустрічі на яких громили шістдесятників відбулися у Києві Львові Харкові й Дніпропетровську. Влада не сиділа склавши руки: крім звільнень з роботи звільнили Василя Стуса Михайлину Коцюбинську Вячеслава Чорновола організовувалися мітинги робітників і колгоспників які засуджували дії шістдесятників. 28 листопада 1970 року за таємничих обставин була вбита одна з головних учасниць руху шістдесятників Алла Горська. Феномен молодості природний для кожного нового покоління у шістдесятників щасливо поєднався із зустрічною потребою...
23153. Життя і творчий шлях Юрія Клена 66.5 KB
  Вже в 20ті роки розкрилися ті особливості його манери письма які зближували Юрія Клена з неокласиками: досконале володіння мистецькою формою своєрідний панестетизм. 1943 року з'являється в світ збірка поезій Юрія Клена Каравели в якій автор спробував синтезувати творчі принципи київських неокласиків та ідейнохудожні шукання поетів празької школи. Вершинними здобутками Юрія Кленапоета є поеми Прокляті роки 1937 та Попіл імперій 1943 1947.
23154. Я хочу правді бути вічним другом і ворогом одвічним злу... творчість Василя Симоненка 27.5 KB
  Це очі Василя Симоненка поета якому судилося прожити усього 28 років але залишитися в пам'яті народній назавжди. Тому мабуть кожне наступне покоління буде вважати Василя Симоненка своїм однолітком і гортаючи сторінки знаходити в поезіях відгуки власних емоцій і почуттів. Найбільша любов поета це рідна земля Україна саме цій темі присвячена більшість творів Симоненка: Україно ти моя молитва ти моя розпука вікова.