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

44693. Механические характеристики исполнительных механизмов. Установившиеся режимы 122.64 KB
  Нормальная безаварийная работа двигателя возможна только тогда, когда его действительный режим работы не превышает условий номинального режима. Для работы в номинальном режиме электродвигатель построен заводом изготовителем.
44694. Передача механической энергии при подъёме и спуске груза 99.14 KB
  При подъёме груза двигатель развивает мощность, которая затрачивается на преодоление сопротивления статического момента механизма. Часть мощности двигателя передаётся рабочему органу механизма
44696. Депарафинизация масляного сырья кристаллизацией из растворов 22.09 KB
  В настоящее время в качестве растворителя применяют также высшие кетоны – метилизобутилкетон, метилизопропилкетон и др. Высшие кетоны не требуют добавления в растворитель толуола.