50239

Вивчення явища фотолюмінесценції

Лабораторная работа

Физика

Прилади і обладнання Монохроматор УМ2 джерела випромінювання неонова лампочка ртутна лампа конденсорна лінза світлофільтр фотоюмінофор Опис установки Лабораторна установка зібрана на базі монохроматора УМ2 який використовується як спектроскоп.1 виділені оптичні елементи що входять до складу монохроматора. Випромінювання з люмінофора фокусується лінзою 5 на вхідну щілину монохроматора 7 і далі потрапляє на дисперсійну призму 9 через об’єктив коліматора 8. За допомогою барабана довжин хвиль монохроматора на якому нанесені відносні...

Украинкский

2014-01-18

600 KB

5 чел.


 Лабораторна робота № 48

Вивчення явища фотолюмінесценції

Мета роботи

Експериментально вивчити явище фотолюмінесценції та перевірити правило Стокса

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища фотолюмінісценції та правило Стокса (§6.5.2)

Прилади і обладнання

Монохроматор УМ-2, джерела випромінювання (неонова лампочка, ртутна лампа), конденсорна лінза, світлофільтр, фотоюмінофор

Опис установки

Лабораторна установка зібрана на базі монохроматора УМ-2, який використовується як спектроскоп. Оптична схема установки наведена на рис.1, а її загальний вигляд – на рис.2. На рис.1 виділені оптичні елементи, що входять до складу монохроматора.

Розглянемо хід променів в лабораторній установці при дослідженні явища фотолюмінісценції (див. рис.1). Випромінювання від ртутної лампи 1, яка захищена металевим кожухом 2, проходить через світлофільтр 3 та збуджує фотолюмінісценцію в люмінофорі 4. Випромінювання з люмінофора фокусується лінзою 5 на вхідну щілину монохроматора 7 і далі потрапляє на дисперсійну призму 9 через об’єктив коліматора 8. За допомогою барабана довжин хвиль монохроматора, на якому нанесені відносні одиниці – градуси, можна повертати всередині монохроматора дисперсійну призму 9 і тим самим скеровувати в окуляр 12 через об’єктив зорової труби 10 вибрану частину спектру. 

У випадку градуювання монохроматора перед конденсорною лінзою 5 розміщають неонову лампочку. Далі хід променів описаний вище.

                               Рис. 1

1 − ртутна лампа; 2 − захисний кожух ртутної лампи; 3 – світлофільтр; 4 – люмінофор;

5 − конденсорна лінза; 6 –збиральна лінза;

7 − вхідна щілина; 8 − об’єктив коліматора;

9 − дисперсійна призма; 10 − об’єктив зорової труби; 11 − візир; 12 − окуляр.

Рис. 2

1 – монохроматор; 2 – неонова лампочка в захисному кожусі; 3 – конденсорна лінза;

4 –оптична пара, яка складається з світлофільтра і люмінофора;  5 – ртутна лампа в захисному кожусі; 6 – блок живлення установки; 7 – барабан довжин хвиль; 8,9 –регулювальні  гвинти. 

Послідовність виконання роботи

ЗАВДАННЯ 1. Градуювання монохроматора

Для цього потрібно (див. рис. 2):

  1.  Розмістити на оптичній лаві перед вхідною щілиною монохроматора конденсорну лінзу 3, а за нею – неонову лампочку 2 в захисному кожусі.
  2.  Установити ширину вхідної щілини монохроматора  ~ 0,22 мм.
  3.  Увімкнути неонову лампочку в мережу 220 В.
  4.  Сфокусувати за допомогою конденсорної лінзи 3 випромінювання неонової лампочки 2 на вхідну щілину монохроматора.
  5.  Одержати чітке зображення спектральних ліній випромінювання неонової лампочки в окулярі монохроматора за допомогою регулювальних гвинтів 8 і 9, а оптимальну ширину ліній – незначним регулюванням ширини вхідної щілини монохроматора.
  6.  Обертаючи барабан 7 довжин хвиль монохроматора, почергово встановлювати спектральні лінії навпроти візира монохроматора, який можна бачити через окуляр, і робити відліки положень спектральних ліній випромінювання неону за шкалою барабана. Результати вимірювань записати в таблицю 1.
  7.  Побудувати графік градуювання монохроматора. Для цього по осі абсцис необхідно відкласти відомі значення довжин хвиль  спектра випромінювання неону, які вказані на робочому місці, а по осі ординат – відповідні їм відносні одиниці  показів за шкалою барабана 7 довжин хвиль монохроматора.

Таблиця 1

, Ǻ

, відн.од.

ЗАВДАННЯ 2. Вивчення явища фотолюмінесценції та перевірка закону Стокса

Для цього потрібно (див.рис.2):

  1.  Зняти з оптичної лави неонову лампочку 2 разом з тримачем.
  2.  Увімкнути блок живлення 6 в мережу 220 В. Далі натиснути кнопку “Пуск” на блоці живлення та спостерігати свічення ртутної лампи 5.
  3.  Сфокусувати випромінювання ртутної лампи 5 на вхідну щілину монохроматора за допомогою конденсорної лінзи 3. Спостерігати в окулярі монохроматора спектр випромінювання ртутної лампи і порівняти його з аналогічним спектром, який зображений на робочому місці.
  4.  Встановити в направляючі кожуха ртутної лампи оптичну пару 4, яка складається з світлофільтра і фотолюмінофора. УВАГА! Оптичну пару світлофільтр–фотолюмінофор встановлювати світлофільтром до ртутної лампи.
  5.  Обертаючи барабан 7 довжин хвиль монохроматора, знайти в полі зору окуляра монохроматора спектральні лінії фотолюмінесценції і записати відповідні їм поділки барабана.
  6.  Використовуючи графік градуювання монохроматора, одержаного в ЗАВДАННІ 1, визначити довжини хвиль  у спектрі фотолюмінесценції фотолюмінофора.
  7.  Перевірити виконання правила Стокса:

>,                                                                            (1)

де 0=43510 –  9 м; - довжина  хвилі випромінювання у спектрі фотолюмінісценції фотолюмінофора.

  1.  Обчислити за формулою

                                                                           (2)

енергію квантів випромінювання, які збуджують фотолюмінісценцію, а енергію квантів випромінювання фотолюмінофором за формулою

.                                                                            (3)

  1.  Проаналізувати одержані результати і зробити висновки.

Контрольні запитання

  1.  Чим відрізняється люмінесценція від теплового випромінювання тіл?
  2.  За якими ознаками класифікують люмінесцентне випромінювання?
  3.  З яких переходів складається елементарний акт люмінесценції?
  4.  Що таке квантовий вихід люмінесценції?
  5.  Сформулюйте і обґрунтуйте правило Стокса.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63434. УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ 328.5 KB
  Управление данными необходимый процесс Основная концепция управления данными Управление данными в экспедициях и экспериментах пунктах измерений Управление данными в центрах обработки данных Управление данными в отдельных проектах Управление данными...
63436. ДОСТОВЕРНОСТЬ И КАЧЕСТВО ДАННЫХ 318.5 KB
  Проблема качества данных Метрики оценки качества БД Источники ошибок Методы контроля данных Оформление результатов контроля данных Организация работ по повышению качества данных. Проблема качества данных Надежная БД должна обеспечивать высокую вероятность...
63437. Почвы и их рациональное использование. Экологическое состояние земельных ресурсов в РК. Источники, причины загрязнения и истощения земельных ресурсов. Проблемы опустынивания. Мероприятия по защите земель 78 KB
  Почвы и их рациональное использование. Структура почвы Почва это особое природное образование обладающей рядом свойств присущих живой и неживой природе. Он назвал почвы четвертым царством природы наряду с минералами животными и растениями.
63438. ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ С БАЗАМИ ДАННЫХ 692.5 KB
  Ниже перечислены вопросы ответы на которые позволяют определить критерии оптимизации работы с БД: Сколько одновременно активных пользователей должна поддерживать система Основные или доминирующие типы запросов к системе Какова стратегия индексации данных Какие запросы будут оптимизированы...
63439. Экономический рост. Сущность, факторы, источники экономического роста. Типы экономического роста. Показатели экономического роста 120 KB
  Глобальной задачей любой экономической системы является полное удовлетворение потребностей всех людей. Цель является идеальной, поскольку не может быть достигнута никогда ввиду одновременного влияния на процесс развития экономики закона возвышения...
63440. Рынок и государство. Недостатки рынка. Государственное регулирование экономики. Типы государственного регулирования 63.5 KB
  Государственное регулирование экономики (ГРЭ) в условиях рыночного хозяйства представляет собой систему типовых мер законодательного, исполнительного и контролирующего характера, осуществляемых правомочными государственными учреждениями и общественными...
63441. Роль и место технических средств охраны в защите информации 1.84 MB
  Проблема защиты информации: надежное обеспечение ее сохранности и установленного статуса использования является одной из важнейших проблем современности. Важнейшей составной частью защиты информации являются технические средства охраны...
63442. Основные положения современной концепции защиты и охраны объекта 1.1 MB
  Учебные вопросы: Исходные положения для разработки системной концепции обеспечения безопасности объектов охраны Требования к защите объекта Особенности построения и тенденции развития современных технических ТСО. Технические средства охраны.