Порядок выполнения работы
1. Включите источник питания и вольтметр. Установите на мультиметре предел измерений 20 В. Установите щели 0,5 мм перед источником и приемником излучения. Подождите не менее 5 минут для стабилизации теплового режима приемника излучения.
2. Произведите калибровку оптической системы. Для этого следует при пустом тубусе кюветного отделения снять зависимость показаний мультиметра (Uo) от длины волныв диапазоне длин волн от 370 нм до 830 нм с шагом 5 нм. При необходимости переключайте пределы измерения мультиметра (20 В, 2 В, 200 мВ).
3. Поместите в тубус кюветного отделения поочередно красный, желтый, зеленый светофильтры и снимите соответствующие зависимости показаний мультиметра (U1) отдля каждого светофильтра в том же диапазоне длин волн (длину волны рекомендуется устанавливать с тем же шагом, что и в п.2).
4. Выключите источник питания и мультиметр.
Внимание:
– Если измеренное вольтметром напряжение составляет менее 0,1 В, рекомендуется установить щели 1 мм или снять щель перед источником излучения.
– При больших световых потоках возможна перегрузка приемника излучения. При этом включается красный мигающий индикатор перегрузки и раздается звуковой сигнал. В этом случае рекомендуется уменьшить мощность источника излучения, переведя переключатель на блоке обработки сигнала в положение 0.
– Приемник излучения и блок обработки сигнала чувствительны к воздействию сильного переменного электромагнитного поля, поэтому не рекомендуется располагать установку поблизости от радиопередающих устройств (в частности, мобильных телефонов) – это может вызвать ошибки в измерениях.
Обработка результатов эксперимента
1. Постройте графики зависимости коэффициента пропускания светофильтра излучения от длины волны T(), гдеТ= U1/Uo.
2. По виду спектральной характеристики определите типы фильтров.
Для полосовых фильтров определите основные параметры: Imax/Io,o,,;
для отрезающих фильтров определите o,K.
3. Сделайте соответствующие физические выводы, охарактеризуйте цвет фильтра по полученной для него спектральной характеристике.
4. Рассчитайте и постройте график зависимости коэффициента поглощения от длины волны. Для упрощения расчетов потери на отражение на входной и выходной гранях светофильтра предлагается принять равными ~ 3% и не зависящими от длины волны. Толщину светофильтра примите равной 2 мм.
Расчёт погрешностей Ошибки при спектрофотометрических измерениях
Кроме ошибок, связанных с измерением интенсивностей падающего и проходящего пучков света, следует учитывать и другие источники погрешностей.
Выходящий из монохроматора пучок света не является строго параллельным. Поэтому длина пути отдельных лучей пучка, а, следовательно, их поглощение, будет неодинаковым.
К ошибкам определения показателей поглощения приводят также попадание рассеянного света на приемник излучения, неточная установка образца и нелинейность регистрирующих устройств.
Весьма существенным при спектрофотометрических измерениях является учет зависимости ошибки определения оптической плотности (или пропускания) от величины пропускания. Если точность определения оптической плотности связана с погрешностями измерений интенсивностей падающего Ioи проходящегоIсветовых потоков и эти погрешности одинаковы для обоих потоков, то, используя формулу
,
где IoиI– интенсивности
падающего и прошедшего монохроматического
светового потока через слой вещества
толщинойlи концентрациис,
– коэффициент поглощения, можно получить
формулу для относительной ошибки
.
Наибольшая точность измерений может быть достигнута при значениях пропускания образцов, заключенных в пределах ~ 10-45% (что соответствует интервалу оптической плотности от единицы до 0,2). Для образцов с оптической плотностью меньше 0,2 или большей единицы ошибка измерений резко возрастает.