秦超-光譜法測(cè)量透明介質(zhì)的吸收曲線-閆向宏.pdf

《秦超-光譜法測(cè)量透明介質(zhì)的吸收曲線-閆向宏.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、中國(guó)石油大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)：班級(jí)：應(yīng)用物理1203姓名:秦超學(xué)號(hào):12093316同組者：王繼東教師閆向宏光譜法測(cè)量透明介質(zhì)的吸收曲線【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解光柵光譜儀的構(gòu)造原理及其使用方法。2、加深對(duì)介質(zhì)光譜特性的了解。3、掌握測(cè)量介質(zhì)的吸收曲線或透射曲線的原理和方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】當(dāng)一束光穿過(guò)有一定厚度的透明介質(zhì)平板時(shí)，有一部分光被反射，另有一部分光被介質(zhì)吸收，剩下的光從介質(zhì)平板透射出來(lái)。設(shè)有一束波長(zhǎng)為λ、入射光強(qiáng)為I0的單色平行光垂直入射到一塊厚度為d的透明介質(zhì)平板上，如圖3-2-1所示。如果從界面1反射的光強(qiáng)為IR，從界面1向介質(zhì)透射光的光強(qiáng)為I1，在界面2處的入射光強(qiáng)為I2，從界

2、面2射出的透射光的光強(qiáng)為IT，則定義介質(zhì)板的光譜外透射率T和介質(zhì)的光譜透射率Ti分別為以上提到的I1、I2、IR和IT是指光在界面1和2上，以及在介質(zhì)中多次反射和透射的總效果。一般來(lái)說(shuō)，介質(zhì)對(duì)光的反射透射和吸收不但與介質(zhì)的材料有關(guān)，而且與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)。我們將光譜透射率Ti與波長(zhǎng)λ的關(guān)系曲線稱為透射曲線。依據(jù)朗伯-比耳定律，在均勻介質(zhì)內(nèi)部光譜透射率Ti與介質(zhì)厚度d有如下關(guān)系式中α稱為介質(zhì)的線性吸收系數(shù)，一般也稱為吸收系數(shù)。吸收系數(shù)不僅與介質(zhì)的材料有關(guān)，而且與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)。吸收系數(shù)α與波長(zhǎng)λ的關(guān)系曲線稱為吸收曲線。實(shí)驗(yàn)中的WGD—8A型光柵光譜儀采用光電倍增管（附錄3-2-1）測(cè)量光譜的光

3、強(qiáng)。在合適的條件下，光電倍增管輸出的光電流與入射光的光強(qiáng)成正比，因而利用光電流的輸出值，就可由下式計(jì)算光譜透射率和吸收系數(shù)(3-2-4)(3-2-5)5【實(shí)驗(yàn)裝置】WGD—8A型組合式光柵光譜儀；汞燈及汞燈電源；溴鎢燈及溴鎢燈電源；鐠釹玻璃3片（厚度分別為1mm和2mm）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、光譜儀的調(diào)節(jié)和波長(zhǎng)示值的修正2、觀察和測(cè)量鐠釹玻璃的典型吸收峰（300nm~660nm）3、測(cè)量鐠釹玻璃在500~660nm之間的吸收曲線4、測(cè)量吸光度與介質(zhì)厚度之間的關(guān)系曲線【注意事項(xiàng)】1、光譜儀屬于貴重儀器，必須按照說(shuō)明書進(jìn)行操作。2、狹縫的調(diào)節(jié)必須小心，狹縫的寬度不得超過(guò)3mm，也不得完全閉合，以免損壞口

4、。實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)將縫寬調(diào)節(jié)到0.2mm左右。3、在測(cè)量吸收曲線或吸光度—介質(zhì)厚度關(guān)系曲線時(shí)，要保證儀器各參數(shù)（如狹縫寬度、光電倍增管工作電壓等）不變。4、光柵對(duì)環(huán)境條件要求較高，應(yīng)保持室內(nèi)清潔和較低的濕度。【數(shù)據(jù)記錄及處理】51.汞燈光源對(duì)光柵光譜儀的校正：圖一.汞燈校正圖分析：經(jīng)校正后得汞燈的特征譜線為：435.61nm、546.11nm、576.81nm、579.21nm，與理論值435.8nm、546.1nm、577.0nm、579.1nm符合的比較好。2、觀察和測(cè)量鐠釹玻璃的典型吸收峰（300nm~660nm）5圖二.鐠釹玻璃的典型吸收峰記錄四個(gè)吸收峰的波長(zhǎng)和能量分別為：表一：波長(zhǎng)與能

5、量記錄表波長(zhǎng)492.90519.95559.20619.15能量317.5247.1957.3414.2λα（λ）5000.112283485200.1713638485400.1228074295600.0819443815810.9179986746000.4616022956200.0539736666400.040468956600.0285211295300.3886786345550.0682796055980.5228370446130.197408056250.065221348631.20.061584983、測(cè)量鐠釹玻璃在500~660nm之間的吸收曲線圖三.鐠釹玻璃在50

6、0~660nm之間的吸收曲線4、測(cè)量吸光度與介質(zhì)厚度之間的關(guān)系曲線I0=847.9由公式：表三：吸光度與介質(zhì)厚度關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表d(mm)12345I626.1586.1476.7429.8386.8A0.3030.3690.5760.6790.7855圖四：吸光度A與介質(zhì)厚度d的關(guān)系曲線由圖有斜率為：k=0.1274,所以α=0.055【思考題】1、光譜儀波長(zhǎng)示值的修正為什么要用汞燈？測(cè)量吸收曲線為什么要用溴鎢燈？答：因?yàn)楣療舭l(fā)出的光為線光譜，譜線數(shù)量少且明顯，易于校對(duì)光譜儀波長(zhǎng)示值的準(zhǔn)確度，并作修正使能量顯示適中。而溴鎢燈發(fā)出的是連續(xù)光譜，光譜復(fù)雜，不易校正。測(cè)量吸收曲線需要測(cè)量透明介質(zhì)對(duì)不

7、同波長(zhǎng)光的吸收情況，需要用溴鎢燈發(fā)出的連續(xù)光譜才能得到豐富的數(shù)據(jù)。2、試討論狹縫的寬度對(duì)測(cè)量的影響。答：光電倍增管是將平行的光放大，光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)合適的狹縫就是平行的光。所以，狹縫寬了，光電倍增管接受到的就不是平行光，放大效果受到影響。狹縫窄了，透過(guò)狹縫的光就很弱，就需要光電倍增管很高的電壓，不易實(shí)現(xiàn)。所以，狹縫的寬度要調(diào)節(jié)適中，并且調(diào)節(jié)好后就不要輕易動(dòng)了，以免毀壞刀口?！緦?shí)驗(yàn)總結(jié)】通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了