Добавил:
Ученье свет а не ученье бутылки собирать Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЛАБЫ / ЛР10

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
28.01.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется спектром излучения?

Спектр излучения – это характеристика источника света: зависимость спектральной плотности излучения от длины волны или энергии излучаемых квантом света.

2. Что подразумевается под понятием "спектральная плотность излучения"?

Спектральная плотность излучения – это поток излучения, рассчитанный на единичный интервал длин волн. Измеряется спектральная плотность излучения в единицах - [Вт/нм].

3.Чем отличаются различные спектры излучения?

Сплошной спектр. Под сплошным понимается спектр, мощность излучения

вкотором нигде не равна нулю внутри пределов спектра излучения. Сплошной спектр характерен для теплового излучения.

Линейчатый спектр. Линейчатым называется спектр излучения, состоящий из серии отдельных линий излучения, обычно шириной менее 10 нм. Линейчатые спектры характерны для излучения газового разряда.

Полосатый спектр. В полосатом спектре имеется несколько широких полос излучения, такие спектры характерны для люминесценции твёрдых тел и жидкостей.

Часто спектры излучения представляют собой комбинацию перечисленных спектров.

11

4. Как определить интервал выделяемых монохроматором длин

волн?

 

 

 

∆λ =

 

,

 

 

Интервал выделяемых монохроматором длин волн называется

спектральной шириной щели можно определить с помощью формулы:

 

авых ∙ ( dλdl )λ

 

( )

 

 

Где авых - ширина выходной щели монохроматора,

- обратная

линейная дисперсия спектрального прибора для установленной длины волны λ.

5. Что такое обратная линейная дисперсия спектрального прибора?

Обратная линейная дисперсия спектрального прибора – это второстепенная расчётная величина, которая является отношением ширины регистрируемого спектра, выраженной в нм к длине физического регистрирующего устройства, выраженного в мм.

6. Как можно измерить спектральную плотность излучения?

Измерить спектральную плотность излучения возможно с помощью монохроматора и приёмника света. Поток излучения Ф`еλ, выделенный монохроматором при длине волны λ, попадает на приёмник, который при попадании на него света, генерирует сигнал iλ. Таким образом, расчёт спектральной плотности производится по формуле:

Где К - коэффициент, учитывающий долю вышедшего из монохроматора поток излучения, попавшего на рабочую поверхность приёмника света, а также коэффициент усиления усилителя тока. τλ - значение спектрального коэффициента пропускания для длины волны λ. γλ - значение спектральной чувствительности для длины волны λ.

7. Какое значение при измерении спектров излучения имеют характеристики и конструктивные особенности монохроматора?

Диспергирующие элементы монохроматора – призмы и дифракционные решётки. Один из их параметров – обратная линейная дисперсия. У призмы она

12

зависит от длины, а у дифракционной решётки, в свою очередь, – от периода решётки и порядка максимума. Входная и выходная щели необходимы для ослабления потока излучения и изменения выделяемой спектральной области. Параметром щелей является их ширина. От ширины щелей напрямую будет зависеть вид спектра: при уширении щели увеличится и выделяемая спектральная область (к примеру, линейчатый спектр может приобрести вид полосатого). Также изменение размеров входной щели регулирует поток излучения, падающего на фотоприемник. Слишком большая интенсивность может вызвать засветку прибора (электрические фотоприемники уходят в нелинейный режим), и, наоборот, малая интенсивность может быть просто не зарегистрирована фотоприемником (высокий порог чувствительности).

8. Какое значение при измерении спектров излучения имеют характеристики и конструктивные особенности регистрирующей системы?

Материал и структура фоточувствительного элемента – характеристики чувствительности, пороговые, шумовые, временные, спектральные и эксплуатационные характеристики. Площадь и линейные размеры фоточувствительной площадки.

Материал входного окна фотоприемника – френелевские потери (коэффициент отражения) и поглощение (коэффициент поглощения).

9. В чем заключаются различия при измерениях спектров излучения в абсолютных и относительных единицах?

Измерения в абсолютных единицах проводятся с целью узнать энергетические характеристики излучения. В этих измерениях важно учитывать порог чувствительности и спектральные характеристики прибора (особенно это важно для источников линейчатого спектра, например, газоразрядных ламп).

10. Как провести проверку градуировки монохроматора по длинам

волн?

Монохроматор проверяют, сравнивая полученный им спектр излучения ртутной лампы с заранее известными «эталонными» значениями спектра источника излучения. Отсутствие смещения спектра вдоль оси длин волн говорит о правильной градуировке монохроматора.

13

11. Как правильно выбрать шаг поточечного измерения спектра?

В зависимости от вида спектра источника излучения. Например, для сплошного и полосатого источников излучения, шаг измерений может быть довольно большим, но для источников с линейчатым спектром следует уменьшать шаг по мере поступления к пиковым значениям спектра. В этом случае шаг измерений не остаётся постоянным на всем диапазоне, а изменяется по необходимости.

12. Как измерить излучение узкой линии?

Для узкой линии необходимо выбрать малый шаг поточечных измерений (~0,1 нм). Это необходимо для того, что верно зафиксировать профиль линии.

13. В чем заключается и от чего зависит погрешность результатов измерения спектров излучения?

Погрешность измерения спектральной характеристики электрической лампы следует разделить на две составляющие:

Погрешность, обусловленную спектральной установкой, включая градуировку её по образцовой или рабочей светоизмерительной лампе;

Погрешность, обусловленную изменением параметров излучения исследуемой лампы, методом измерения и измерительными приборами.

14

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица 1. Результаты измерений для люминесцентной лампы

Измерение сигнала фотоприемника при различных длин волн (авх=0,25 мм; чувствительность приёмника 3)

ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА

 

 

 

 

φ(λ)

 

 

 

 

 

φ(λ)

λ

γ(λ)

dλ/dl

iфλ

 

 

λ

γ(λ)

dλ/dl

iфλ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нм

-

-

мкА

мкВт/нм

 

нм

-

-

мкА

мкВт/нм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

420

0,91

6,64

0,000004

0,950284655

585

 

0,56

19,88

0,000034

4,384072291

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

430

0,95

7,2

0,000005

1,049342105

590

 

0,52

21,8

0,00002

2,532639379

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

440

0,97

7,68

0,000018

3,468508376

592

 

0,52

21,8

0,000033

4,178854975

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

450

1,00

8,4

0,000004

0,683571429

594

 

0,52

21,8

0,000026

3,292431193

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

460

0,95

9,05

0,000006

1,00180285

595

 

0,52

21,8

0,000017

2,152743472

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

470

0,9

9,7

0,000007

1,151030928

600

 

0,5

22,33

0,00002

2,571428571

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

482

0,86

10,83

0,000008

1,233009083

605

 

0,5

22,33

0,00001

1,285714286

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

487

0,84

10,83

0,000058

9,152156708

607

 

0,5

22,33

0,000018

2,314285714

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

0,8

12,01

0,000007

1,045847211

608

 

0,5

22,33

0,00003

3,857142857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

520

0,76

13,73

0,000007

0,962979645

609

 

0,5

22,33

0,00007

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

530

0,70

14,46

0,000006

0,850918791

610

 

0,5

22,33

0,000204

26,22857143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

533

0,70

14,46

0,00001

1,418197985

611

 

0,5

22,33

0,000226

29,05714286

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

535

0,70

14,46

0,000013

1,84365738

612

 

0,5

22,33

0,000253

32,52857143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

537

0,70

14,46

0,000027

3,829134558

613

 

0,5

22,33

0,000143

18,38571429

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

538

0,70

14,46

0,00004

5,672791938

614

 

0,5

22,33

0,000098

12,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

542

0,68

14,46

0,00022

32,11801318

615

0,45

22,33

0,000076

10,85714286

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

543

0,68

14,46

0,000204

29,78215768

616

0,45

22,33

0,00005

7,142857143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

545

0,68

16,1

0,000309

40,51603033

617

0,45

22,33

0,000031

4,428571429

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

547

0,68

16,1

0,00024

31,46876142

618

0,45

22,33

0,000022

3,142857143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

548

0,68

16,1

0,000122

15,99662039

620

0,45

22,33

0,00002

2,857142857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

549

0,68

16,1

0,000097

12,71862441

629

0,45

22,33

0,000024

3,428571429

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

550

0,68

16,1

0,000071

9,309508586

630

0,45

22,33

0,000031

4,428571429

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

551

0,68

16,1

0,000055

7,211591158

631

0,45

22,33

0,000029

4,142857143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

555

0,62

17,13

0,000015

2,027427829

632

0,45

22,33

0,00002

2,857142857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

570

0,56

18,53

0

0

633

0,45

22,33

0,000007

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

580

0,56

19,88

0,000037

4,770902199

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица 1. Результаты измерений для лампы накаливания

Измерение сигнала фотоприемника при различных длин волн (авх=0,25 мм; чувствительность приёмника 4)

 

 

 

 

ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ

 

 

 

 

λ

γ(λ)

dλ/dl

iфλ

φ(λ)

λ

γ(λ)

dλ/dl

iфλ

φ(λ)

нм

-

-

мкА

мкВт/нм

нм

-

-

мкА

мкВт/нм

320

0,65

4,24

0,000002

0,023477555

560

0,6

17,66

0,00131

3,999736978

330

0,65

4,24

0,000004

0,04695511

570

0,56

18,53

0,001395

4,34923474

340

0,65

4,24

0,000007

0,082171443

580

0,56

19,88

0,00144

4,184659946

350

0,65

4,24

0,000012

0,140865331

590

0,52

21,8

0,0015

4,280884484

360

0,65

4,24

0,000019

0,223036774

600

0,5

22,33

0,001482

4,294291915

370

0,7

4,52

0,000033

0,337426784

610

0,45

24,30

0,001492

4,414201183

380

0,75

4,72

0,000049

0,447811152

620

0,45

24,30

0,00142

4,201183432

16

390

0,78

5,16

0,000075

0,602863577

630

0,45

24,30

0,001395

4,127218935

400

0,83

5,63

0,000104

0,72002726

640

0,45

24,30

0,00131

3,875739645

410

0,87

6,12

0,000142

0,862819113

650

0,45

24,30

0,001305

3,860946746

420

0,91

6,64

0,000179

0,958397443

660

0,45

24,30

0,00122

3,609467456

430

0,95

7,2

0,000228

1,078402367

670

0,45

24,30

0,001167

3,452662722

440

0,97

7,68

0,000275

1,194268085

680

0,45

24,30

0,00108

3,195266272

450

1

8,4

0,000341

1,313340025

690

0,45

24,30

0,001015

3,00295858

460

0,95

9,05

0,000404

1,520236893

700

0,45

24,30

0,000917

2,713017751

470

0,9

9,7

0,000496

1,838101629

710

0,45

24,30

0,000839

2,482248521

480

0,86

10,45

0,000573

2,062728017

720

0,45

24,30

0,00075

2,218934911

490

0,83

11,21

0,00068

2,364434539

730

0,45

24,30

0,000667

1,973372781

500

0,8

12,01

0,000775

2,609581081

740

0,45

24,30

0,000596

1,763313609

510

0,79

12,85

0,000893

2,845924189

750

0,45

24,30

0,000533

1,576923077

520

0,76

13,73

0,001013

3,140706859

760

0,45

24,30

0,000475

1,405325444

530

0,7

14,46

0,001145

3,659664227

770

0,45

24,30

0,00042

1,24260355

540

0,68

16,10

0,001204

3,557900392

780

0,45

24,30

0,00038

1,124260355

550

0,62

17,13

0,001295

3,94478014

790

0,45

24,30

0,000338

1

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Таблица 2. Результаты измерений для светодиодной лампы

Измерение сигнала фотоприемника при различных длин волн (авх=0,25 мм; чувствительность приёмника 3)

 

 

 

 

СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

γ(λ)

dλ/dl

iфλ

φ(λ)

λ

γ(λ)

dλ/dl

iфλ

φ(λ)

нм

-

-

мкА

мкВт/нм

нм

-

-

мкА

мкВт/нм

410

0,87

6,12

0,000002

0,586786439

520

0,76

13,73

0,000653

97,75743529

415

0,9

6,38

0,000008

2,176444245

521

0,76

13,73

0,000685

102,5479987

17

420

0,91

6,64

0,00002

5,170603923

522

0,76

13,73

0,00071

106,2906264

421

0,92

6,69

0,000024

6,091412974

523

0,76

14,2

0,000743

107,549309

422

0,92

6,69

0,000029

7,360457343

524

0,76

14,2

0,000776

112,3260616

423

0,92

6,69

0,000033

8,375692839

525

0,75

14,2

0,000806

118,2241449

424

0,92

6,69

0,000041

10,40616383

526

0,75

14,36

0,000833

120,8231198

425

0,93

6,91

0,000047

11,42503685

527

0,74

14,36

0,00086

126,4250223

426

0,93

6,91

0,000055

13,36972397

528

0,7

14,46

0,000885

136,5833263

427

0,93

6,91

0,000064

15,55749698

529

0,7

14,46

0,000901

139,0526294

428

0,94

7,1

0,000072

16,85260499

530

0,7

14,46

0,000937

144,6085613

429

0,94

7,1

0,000082

19,19324457

531

0,7

14,46

0,000956

147,5408587

430

0,95

7,2

0,000091

20,78289474

532

0,7

14,46

0,000985

152,0164705

431

0,95

7,31

0,000106

23,84435782

533

0,7

14,46

0,001006

155,2574308

432

0,95

7,31

0,000119

26,76866585

534

0,7

14,46

0,00103

158,9613854

433

0,95

7,36

0,000135

30,16151111

535

0,7

14,46

0,001047

161,5850199

434

0,95

7,36

0,000148

33,06595293

536

0,7

14,46

0,001062

163,8999915

435

0,95

7,36

0,000162

36,19381334

537

0,7

14,46

0,001083

167,1409518

436

0,95

7,6

0,000181

39,16175307

538

0,7

14,46

0,0011

169,7645863

437

0,96

7,6

0,000196

41,96546053

539

0,7

14,46

0,001117

172,3882208

438

0,96

7,66

0,000218

46,31026203

540

0,7

14,46

0,001136

175,3205182

439

0,96

7,66

0,000242

51,4086395

541

0,7

14,46

0,001154

178,0984842

440

0,97

7,68

0,00027

56,61761322

542

0,7

14,46

0,001169

180,4134558

441

0,97

7,68

0,000294

61,65028995

543

0,7

14,46

0,00118

182,1111017

442

0,97

7,68

0,000327

68,57022045

544

0,7

14,46

0,001195

184,4260733

443

0,97

8,1

0,000358

71,17820324

545

0,68

16,10

0,00121

172,6518868

444

0,97

8,1

0,000402

79,9263623

546

0,68

16,10

0,001218

173,7933869

445

0,98

8,1

0,000445

87,5728863

547

0,68

16,10

0,001226

174,934887

446

0,98

8,4

0,000492

93,36422324

548

0,68

16,10

0,001235

176,2190746

447

0,98

8,4

0,000537

101,9036339

549

0,68

16,10

0,001242

177,2178872

448

0,98

8,4

0,000593

112,5304561

550

0,68

16,10

0,00125

178,3593872

18

449

0,98

8,4

0,00066

125,2446897

555

0,62

17,13

0,0012669

186,3434067

450

1

8,4

0,000727

135,1997449

560

0,6

17,66

0,001275

187,9701909

451

1

8,72

0,000803

143,8532929

565

0,58

18,2

0,00168

248,6169003

452

1

8,72

0,000882

158,0057339

570

0,57

18,53

0,001249

184,7280776

453

1

8,72

0,000976

174,8453473

575

0,56

18,53

0,001228

184,8654141

454

1

8,72

0,001054

188,8186435

580

0,56

19,88

0,001202

168,6633834

455

0,98

8,72

0,001133

207,1133516

585

0,56

19,88

0,001158

162,4893494

456

0,98

8,91

0,001217

217,7246223

590

0,56

21,8

0,00111

142,0362526

457

0,98

8,91

0,001283

229,5322025

595

0,52

21,8

0,001065

146,7609512

458

0,96

8,91

0,00136

248,3766234

600

0,5

22,33

0,00101

141,3134156

459

0,96

9,05

0,001415

254,4235892

605

0,5

22,33

0,000951

133,0584735

460

0,95

9,05

0,001452

263,8245337

610

0,5

24,3

0,00089

114,4285714

461

0,95

9,4

0,001476

258,1996481

615

0,45

24,3

0,000826

118

462

0,95

9,4

0,001475

258,024716

620

0,45

24,3

0,000757

108,1428571

463

0,95

9,4

0,001458

255,0508719

625

0,45

24,3

0,000693

99

464

0,95

9,4

0,001422

248,7533195

630

0,45

24,3

0,000634

90,57142857

465

0,94

9,4

0,001379

243,7975328

635

0,45

24,3

0,000576

82,28571429

466

0,94

9,6

0,00132

228,5049392

640

0,45

24,3

0,00052

74,28571429

467

0,94

9,6

0,001258

217,7721315

645

0,45

24,3

0,000464

66,28571429

468

0,92

9,6

0,001191

210,6558133

650

0,45

24,3

0,000419

59,85714286

469

0,92

9,7

0,001125

196,9308286

655

0,45

24,3

0,000371

53

470

0,9

9,7

0,001052

188,2444772

660

0,45

24,3

0,000328

46,85714286

471

0,9

9,7

0,001

178,9396171

665

0,45

24,3

0,000288

41,14285714

472

0,9

9,7

0,000944

168,9189985

670

0,45

24,3

0,000251

35,85714286

473

0,9

9,7

0,000901

161,224595

675

0,45

24,3

0,000218

31,14285714

474

0,9

9,7

0,000861

154,0670103

680

0,45

24,3

0,00019

27,14285714

475

0,9

9,7

0,000826

147,8041237

685

0,45

24,3

0,000161

23

476

0,9

10,31

0,000888

149,4970209

690

0,45

24,3

0,000138

19,71428571

477

0,9

10,31

0,000758

127,6111958

695

0,45

24,3

0,000118

16,85714286

19

478

0,88

10,31

0,000724

124,6573746

700

0,45

24,3

0,0001

14,28571429

480

0,88

10,45

0,000665

112,964876

705

0,45

24,3

0,000085

12,14285714

485

0,84

10,83

0,000526

90,32308214

710

0,45

24,3

0,000071

10,14285714

490

0,83

11,21

0,000429

72,02683552

715

0,45

24,3

0,00006

8,571428571

495

0,82

11,61

0,00038

62,35313184

720

0,45

24,3

0,00005

7,142857143

500

0,8

12,01

0,000362

58,85675627

725

0,45

24,3

0,00004

5,714285714

505

0,8

12,01

0,000374

60,80780897

730

0,45

24,3

0,000034

4,857142857

510

0,79

12,85

0,000432

66,47743824

735

0,45

24,3

0,000028

4

515

0,78

13,3

0,000522

78,60406511

740

0,45

24,3

0,000015

2,142857143

516

0,78

13,3

0,000549

82,66979261

750

0,45

24,3

0,000001

0,142857143

517

0,78

13,3

0,000572

86,13319012

760

0,45

24,3

0,000007

1

518

0,78

13,73

0,000599

87,37404256

 

 

 

 

 

519

0,78

13,73

0,000626

91,31243847

 

 

 

 

 

20

Соседние файлы в папке ЛАБЫ