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 обєктив коліматора 8. За допомогою барабана довжин хвиль монохроматора на якому нанесені відносні...

Украинкский

2014-01-18

600 KB

10 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

64457. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РАЦІОНАЛЬНОГО ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ ШЛЯХОМ ЗМІНИ КАДРОВОЇ ПОЛІТИКИ СУДНОПЛАВНИХ КОМПАНІЙ УКРАЇНИ 224 KB
  За умови використання сучасних інноваційних підходів у відновлені судноплавної галузі і як результат у зміні кадрової політики судноплавних компаній України стане можливим використання українського флоту збудованого з використанням екологічно безпечних технологій та залучення морських...
64458. ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ВЕДУЧИХ МОСТІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТРАКТОРІВ ЗАГАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 572 KB
  Для досягнення поставленої мети сформульовані наступні задачі: проаналізувати якість роботи основних елементів ведучих мостів сільськогосподарських тракторів загального призначення та з урахуванням аналізу статистичних відмов визначити...
64459. Глибинне шліфування турбінних лопаток з важкооброблюємих матеріалів із застосуванням планетарних шліфувальних головок 911.45 KB
  Підвищення продуктивності обробки при звичайних методах шліфування завжди супроводжується підвищенням температури у зоні різання, що приводить до дефектів у вигляді шліфувальних тріщин та припалинь.
64460. ПОТЕНЦІАЛ ЗЕМЕЛЬНИХ РЕСУРСІВ РЕГІОНАЛЬНОЇ ГОСПОДАРСЬКОЇ СИСТЕМИ ТА НАПРЯМКИ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ 221.5 KB
  Актуальність проблеми просторового формування потенціалу земельних ресурсів регіональної господарської системи обумовлюється тим що у 17 регіонах галузі агропродовольчого комплексу домінують в структурі валової доданої вартості.
64461. Розробка технології і обґрунтування параметрів відновлення шліцьових валів сільськогосподарських машин 214.5 KB
  Мета роботи: підвищення якості відновлених шліцьових валів обґрунтування методу і параметрів обробки що забезпечують мінімальний рівень напружень. Завдання досліджень: провести статистичний аналіз чинників і характеру...
64462. ОПТИМІЗАЦІЯ НАВЧАЛЬНО-СЛУЖБОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ КУРСАНТІВ ВНЗ СИСТЕМИ МВС ЗАСОБАМИ ФІЗИЧНОГО ВИХОВАННЯ 244 KB
  Такі чинники як незакінченість перебудови системи освіти незрілість деяких її складових наявність протиріч у її здійсненні обумовлюють існування складнощів що негативно діють на курсантів.
64463. МОРФОЛОГІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ БРОНХОАЛЬВЕОЛЯРНОГО ЗАХИСНОГО КОМПЛЕКСУ ПРИ ТЕРМІЧНИХ ТА ХІМІЧНИХ ОПІКАХ ШКІРИ 142 KB
  Встановлено що БАЗК є ендогенною поверхневоактивною речовиною що у своєму складі містить як клітинні так і позаклітинні компоненти системи місцевого імунітету легень і може використовуватися в якості замісної терапії.
64464. Крени фундаментів з кільцевою формою підошви на водонасиченому ґрунтовому шарі кінцевої товщини 343 KB
  В практиці будівництва споруд з високо розташованим центром ваги та значними моментними навантаженнями значне поширення одержали фундаменти з кільцевою формою підошви.
64465. ІЗОМЕРНИЙ СКЛАД ЖИРНИХ КИСЛОТ ВМІСТУ РУБЦЯ І МОЛОКА КОРІВ ЗА РІЗНОГО ВУГЛЕВОДНОГО І ЛІПІДНОГО СКЛАДУ РАЦІОНУ 217.5 KB
  Для збільшення молочної продуктивності корів до складу їх раціонів вводять концентровані корми та жирові добавки, які впливають на жирність молока і його жирнокислотний склад, а відповідно і на харчову цінність молочного жиру.