Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: колориметр фотоэлектрический однолучевой КФО; набор образцов.

Экспериментальная установка

Принцип работы колориметра фотоэлектрического однолучевого КФО заключается в измерении отношения двух световых потоков, полного и прошедшего через измеряемую среду, методом пропорциональных отклонений.

На фотоприёмник поочерёдно направляются световые потоки: полный Ф₀ и пропущенный через измеряемую среду Ф.

Коэффициент пропускания τ измеряемой среды, представляющий собой отношение этих потоков, определяется в виде отношения соответствующих фототоков непосредственно по шкале микроамперметра:

, (10.9)

где I₀ – фототок, соответствующий полному световому потоку Ф₀, I – фототок, соответствующий световому потоку Ф, прошедшему через измеряемую среду.

О птическая схема прибора – одноканальная (рис.10.4). Источник света 1 помещён в фокальной плоскости конденсора 3, после которого через измеряемые образцы 8 до фотоприёмника 6 идёт параллельный пучок света. Для выделения отдельных участков спектра используются светофильтры 2 из цветного стекла. Шторка 4 служит для перекрытия светового потока, падающего на фотоприёмник; 7 – защитное стекло кюветной камеры.

Фотометрический клин 5, установленный перед фотоприёмником, предназначен для выставления отсчёта 100 по шкале микроамперметра.

Внешний вид прибора представлен на рис.10.5.

Порядок выполнения работы.

Задание 1. Измерение зависимости пропускания, оптической плотности и коэффициента поглощения от длины волны (измерение спектров поглощения)

1 . Включите прибор в сеть, для этого: включите вилку в розетку и включите тумблер на задней стенке прибора.

2. Держатель образцов достаньте из кюветного отделения 2.

3. Ручку «кюветы» установите крайнее левое положение.

4. Установите нуль по верхней шкале микроамперметра ручкой «установка 0» при открытой крышке кюветного отделения (шторка при этом автоматически закроется).

5. Установите в держателе образец №1, вставьте держатель с образцом в кюветное отделение. Убедитесь, что при этом световой поток идёт МИМО образца.

6. Установите ручку «поглотители» в положение «5», при этом на пути светового потока будет установлен светофильтр 5.

7. Закройте крышку кюветного отделения и с помощью ручки «установка 100» выставьте отсчёт «100» по верхней шкале прибора.

8. Введите образец, для чего ручку «кюветы» поставьте в крайнее правое положение (открыв крышку кюветного отделения, можно проверить, что световой поток проходит через образец).

9. При закрытом кюветном отделении измерьте и запишите в табл. 10.1 пропускание образца τ по верхней шкале.

10. Ручку «кюветы» установите снова в крайнее левое положение.

11. Ручкой «поглотители» установите следующий светофильтр (4, 3, 2 или 1) и повторите измерения образца по пунктам 7-10; все данные запишите в табл. 10.1.

Таблица 10.1

№ Свето-фильтра (поглоти-теля)

λ, нм

Образец

1 голубой толстый d= …м

2 зелёный тонкий d= …м

3 жёлтый d= …м

4 красный d= …м

τ, %

D

, м-1

τ, %

D

, м-1

τ, %

D

, м-1

τ, %

D

, м-1

5

630

4

600

3

530

2

500

1

415

12. Установите в держателе образец №2. Повторите измерения τ на светофильтрах 5-1 по пунктам 7-11.

13. Те же измерения (пункты 6-12) повторите для образцов №3 и 4.

14. Измерьте штангенциркулем толщину d образцов.

15. Рассчитайте оптическую плотность и коэффициент поглощения при каждом измерении:

(10.10)

. (10.11)

16. Постройте графики зависимостей τ=f(λ) и =f(λ) для измеренных образцов.

Задание 2. Измерение коэффициента поглощения. Проверка закона Бугера

1. Ручкой «поглотители» установите светофильтр № 3.

2. Установите в держателе образец № 3 (жёлтый). Измерьте пропускание τ (пункты 7-10 первого задания), запишите в табл.10.2.

3. Добавьте в держатель ещё один такой же образец и измерьте пропускание для двойного слоя вещества.

4. Повторите те же измерения для трёх (n=3) и четырёх (n=4) слоев, все результаты запишите в табл.10.2.

5. Микрометром измерьте толщину образца d.

6. Рассчитайте оптическую плотность по (10.10) и коэффициент поглощения при каждом измерении:

,

где n – число слоёв измеряемого образца (n=1÷4).

7. Рассчитайте среднее значение и погрешность , запишите в табл.10.2.

Таблица 10.2

№ свето-фильтра	Образец	Число слоёв n	τ, %	D	d, м	, м-1	, м-1	Δ , м-1	Δ , м-1
3 (λ=530 нм)	№ 3 (жёлтый)	1
		2
		3
		4
5 (λ=630 нм)	№ 4 (красный)	1
		2
		3
		4

8. Установите в держателе образец № 4 (красный). Повторите измерения по пунктам 2-7 второго задания на светофильтре № 5; при смене светофильтра не забудьте выставить «100» (пункт 7 первого задания); все данные занесите в табл.10.2.

9. Сделайте выводы.