用單色儀測(cè)定介質(zhì)的吸收曲線

5.2用單色儀測(cè)定介質(zhì)的吸收曲線【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私鈫紊珒x的構(gòu)造原理并掌握其使用。加深對(duì)介質(zhì)光譜特性的了解，掌握測(cè)量介質(zhì)的吸收曲線或透射曲線的原理和方法。初步了解光電池的工作原理及其應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)原理】設(shè)有一束波長(zhǎng)為λ，入射光強(qiáng)為的單色平行光，垂直入射到一塊厚度為d的介質(zhì)平板上，如圖，介質(zhì)板光譜外透射率，介質(zhì)的光譜透射率，與λ的關(guān)系為透射曲線，在介質(zhì)內(nèi)部，，α稱為介質(zhì)的線性吸收系數(shù)，與介質(zhì)和入射光的波長(zhǎng)都有關(guān)，α與波長(zhǎng)的關(guān)系稱為吸收曲線。設(shè)在單一界面上的反射率為R，則：用兩塊厚度分別為d1和d2，d2>d1的試樣，光譜外透射率分別為T1和T2，實(shí)驗(yàn)用光電池和微電流放大器測(cè)光強(qiáng)，，?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟】【單色儀的調(diào)節(jié)和波長(zhǎng)示值的校準(zhǔn)】利用汞燈作光源校準(zhǔn)單色儀波長(zhǎng)示值校準(zhǔn)時(shí)，將單色儀的波長(zhǎng)讀數(shù)裝置轉(zhuǎn)到示值在577.0nm~579.1nm之間的某一位置。將汞燈放在入射狹縫前，狹縫S1、S2的寬度暫時(shí)調(diào)至約2mm。用眼睛迎著出射光方向觀察S2上汞的黃色譜線（577.0nm和579.1nm），用顯微鏡對(duì)準(zhǔn)出射狹縫，關(guān)小入射狹縫使兩條譜線分開(kāi)且直至譜線達(dá)到最細(xì)。關(guān)小出射狹縫，同時(shí)微動(dòng)手輪，使其中一條譜線始終在出射狹縫中間，使狹縫與譜線同寬，讀出此時(shí)單色儀的示值。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪K讀下一條譜線，側(cè)完汞燈譜線，檢查測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值（435.8nm、546.1nm、577.0nm、579.1nm）之差，即儀器的系統(tǒng)誤差，要求此偏差小于0.2nm調(diào)節(jié)狹縫寬度將單色儀的波長(zhǎng)股輪轉(zhuǎn)到示值在577.0nm~579.1nm之間的某一位置。將出射縫S2的寬度暫時(shí)調(diào)至約2mm。用眼睛迎著出射光方向觀察S2上汞的兩條黃譜線（577.0nm和579.1nm），用顯微鏡對(duì)準(zhǔn)出射狹縫。調(diào)節(jié)入射狹縫S1的寬度，直到兩條黃譜線的像剛好被分開(kāi)為止，此時(shí)入射狹縫寬度約0.8nm。再調(diào)節(jié)出射狹縫S2的寬度，同時(shí)微調(diào)手輪K，使出縫寬度與譜線寬度相同，此時(shí)出縫與入縫同寬，約0.8mm，顯微鏡的讀數(shù)每大隔0.5mm。溴鎢燈光路調(diào)節(jié)如圖為單色儀聚光鏡系統(tǒng)光路圖，將光源聚焦成像在狹縫前。聚光燈的通光孔徑d=30mm，焦距f=60mm，單色儀球面鏡的光闌寬度D=50mm。成像規(guī)律遵守高斯公式。為使球面鏡的孔徑D充分照明，兩個(gè)相似三角形應(yīng)有關(guān)系d/D=a/b。【測(cè)量釹玻璃在610.0nm~508.0nm范圍內(nèi)的吸收曲線】用溴鎢燈作光源并進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)，使外光路光軸與單色儀光軸重合，避免光線寫入射造成光能損失。手輪K調(diào)到610.0nm，用眼睛直接通過(guò)出縫S2觀察溴鏡像，在計(jì)算出的位置左右移動(dòng)透鏡，使透鏡像位于狹縫中間，鎖定透鏡。左右移動(dòng)溴鎢燈使透鏡像全部變亮。放上樣品架B，即準(zhǔn)無(wú)樣品及薄、厚樣品處于狹縫中間時(shí)的位置。裝上探測(cè)器，打開(kāi)微電流放大器，微動(dòng)溴鎢燈，使微電流放大器顯示值在170.0~190.0之間。數(shù)據(jù)測(cè)量：選定一片厚的釹玻璃片。然后定性觀察釹玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收情況，確定吸收峰的大致波長(zhǎng)范圍。然后進(jìn)行正式測(cè)量。每隔1nm測(cè)一次，在吸收峰附近測(cè)量點(diǎn)應(yīng)更密一些。測(cè)量范圍610.0nm~508.0nm選擇另一薄的釹玻璃片，在與厚玻璃片波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)兩組數(shù)據(jù)，求出釹玻璃的的吸收系數(shù)曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：當(dāng)波長(zhǎng)讀數(shù)裝置出現(xiàn)99999時(shí)應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪，否則會(huì)損壞儀器。兩狹縫S1和S2的寬度最大不得超過(guò)3mm，也不得完全閉合，否則會(huì)損壞狹縫機(jī)構(gòu)。【實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)計(jì)算】由成像關(guān)系，有計(jì)算得【實(shí)驗(yàn)記錄與誤差分析】1.單色儀的調(diào)節(jié)和波長(zhǎng)示值的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值435.8nm546.1nm577.0nm579.1nm測(cè)量值432.9nm545.2nm575.7nm577.8nm436.7nm547.2nm578.5nm580.4nm平均值435.9nm546.2nm577.1nm579.2nm故儀器系統(tǒng)偏差為0.1nm。測(cè)量釹玻璃在610.0nm~508.0nm范圍內(nèi)的吸收曲線λ為波長(zhǎng)，n1為0.8mm玻璃板光強(qiáng)，n2為3.8mm玻璃板光強(qiáng)。無(wú)玻璃時(shí)微電流放大器示值=181.4λ/nmN1N2λ/nmN1N2λ/nmN1N2λ/nmN1N2508.055.953.3534.073.061.2560.094.894.5586.082.630.6509.056.453.2535.073.663.4561.095.394.7587.085.033.5510.056.952.5536.074.466.4562.096.095.6588.088.438.5511.057.152.2537.075.969.9563.097.196.2589.091.243.6512.057.551.6538.077.172.2564.098.396.2590.093.847.9513.059.052.3539.078.474.3565.097.694.3591.095.250.6514.060.053.1540.079.376.4566.097.192.3592.096.552.6515.060.353.4541.080.878.3567.096.989.1593.099.456.2516.060.754.4542.081.380.8568.095.482.8594.0102.361.4517.061.356.1543.083.282.4569.092.670.5595.0104.866.9518.062.657.3544.084.483.8570.087.955.5596.0106.973.4519.063.458.6545.084.584.0571.082.841.4597.0109.680.7520.064.059.3546.084.884.8572.079.434.7598.0111.085.9521.064.459.4547.085.686.0573.080.834.4599.0112.989.9522.064.759.1548.086.686.9574.082.936.9600.0114.293.3523.066.057.8549.087.287.8575.083.939.0601.0115.497.0524.066.656.9550.087.988.6576.084.640.2602.0116.8101.5525.066.355.6551.088.889.3577.085.941.8603.0119.3105.9526.066.555.6552.089.690.0578.087.844.9604.0121.0109.0527.066.955.8553.090.991.2579.089.948.9605.0121.4110.0528.067.355.6554.091.992.3580.091.451.3606.0121.9111.0529.068.255.3555.091.991.8581.091.251.2607.0122.8112.4530.068.855.5556.091.992.3582.089.846.7608.0123.5113.4531.069.356.8557.092.693.0583.087.039.9609.0124.2114.4532.070.157.3558.093.593.6584.084.033.8610.0125.3115.5533.071.059.3559.094.194.3585