ФОТ_ЛР3 / KOE1282_ЛР3

Таблица 4 – Расчетные значения показателя поглощения для неодимового стекла

	500	502	504	506	508	510	512	514	516	518	520	522	524
	2,17	2,30	2,27	2,31	2,37	2,46	2,64	2,94	3,11	3,19	3,04	2,78	2,42
	526	528	530	535	540	545	550	555	560	562	564	566	568
	2,06	1,60	1,57	1,28	1,21	1,23	1,46	2,13	3,66	4,45	6,06	6,75	6,75
	570	572	574	576	578	580	582	584	586	588	590	592	594
	6,75	6,75	6,75	6,75	6,75	5,65	4,96	4,35	3,66	3,14	2,76	2,55	2,33
	596	598	600	605	610	615	620	625	630	635	640	645	650
	2,15	1,97	1,75	1,35	1,15	1,16	1,10	0,96	0,89	0,87	0,89	0,85	0,87
	655	660	665	670	675	680	685	690	695	700	705	710	715
	0,98	0,98	1,06	1,22	1,13	0,99	0,89	0,82	0,82	0,83	0,89	0,95	1,24
	720	725	727	729	731	733	735	737	739	741	743	745	750
	2,11	3,66	4,35	5,14	5,14	4,80	4,35	3,75	3,25	2,78	2,38	2,03	1,55
	755	760	765	770	775	777	779	781	783	785	787	789	791
	1,31	1,19	1,29	1,87	2,47	2,76	3,11	3,49	3,86	4,35	4,67	5,14	5,36
	793	795	797	799	800
	5,14	4,55	4,04	3,49	3,19

Приведем примеры расчета:

1. 

Остальные расчета проводим аналогично.

Рисунок 5 – Спектр поглощения рубина

Рисунок 6 – Спектр поглощения неодимового стекла

3. Необходимо исследовать полученные графики и определить полосы поглощения с соответствующими переходами между энергетическими уровнями исследованных веществ (рубин и неодимовое стекло).

Из теории следует, что поглощение излучения накачки в рубиновом лазере происходит в двух полосах – U (максимум при 410 [нм]) и Y (максимум при 550 [нм]). Эмпирическим путем были выявлены два максимума. Первый максимум – 380 нанометров. Второй максимум – 540 нанометров. Теоретические данные имеют небольшие расхождения с значениями, полученными экспериментальным путем. Тем не менее, полосы поглощения можно наблюдать на полученном спектре. На рисунке 7 изобразим результат.

Исследую спектр поглощения неодимового стекла можно определить несколько максимумов: первый максимум– 572 [нм], второй максимум – 731 [нм], третий максимум – 789 [нм].

Покажем рисунке 8 спектр поглощения неодимового стекла с отмеченными максимумами и полосами пропускания.

Рисунок 7 – Выделение полос пропускания U и Y в рубине (штрих – максимумы поглощения, штрих - пунктир – границы полосы пропускания)

Рисунок 8 – Выделение полос пропускания U и Y в неодимовом стекле (штрих – максимумы поглощения, штрих - пунктир – границы полосы пропускания)

3. Определим процентное содержание Cr₂O₃ и концентрации ионов хрома в образце рубина, используя формулу (3) и известную из школьного курса физики формулу, включающую плотность вещества, число Авагадро и молярную массу. Плотность рубина равна .

(3)

Оценка процентного содержания Cr₂O₃:

Используем формулу:

Получаем:

3. Рассчитаем коэффициенты Эйнштейна B₀₂ для каждой из полос (U и Y) используя формулу (4)

(4)

Расчет коэффициента Эйнштейна А₂₀ для каждой из полос U и Y по формуле (5)

Найдем циклическую частоту для полос U и Y по формуле (6) (6)

(5)

Подставляя полученные значения в формулу (5) получим

Расчет интегрального поперечного сечения поглощения χ для Cr³⁺ в рубине для каждой из полос пропускания по формуле (6):

(6)

ВЫВОД

В ходе обработки данных, полученных во время выполнения лабораторной работы, удалось построить графики зависимостей коэффициента пропускания от длины волны излучения. Был проведен расчет значений показателя поглощения, независящего от частоты.

Был рассчитан показатель поглощения. Полученные данные для удобства были занесены в таблицу. Удалось построить построим спектры поглощения для рубина и неодимового стекла.

Были исследованы полученные графики и определены полосы поглощения с соответствующими переходами между энергетическими уровнями исследованных веществ (рубин и неодимовое стекло).

Удалось определить процентное содержание Cr₂O₃ и концентрации ионов хрома в образце рубина.

Были рассчитаны коэффициенты Эйнштейна B₀₂ для каждой из полос (U и Y), а также коэффициенты Эйнштейна А₂₀ для каждой из полос U и Y. Удалось получить значения интегрального поперечного сечения поглощения χ для Cr³⁺ в рубине для каждой из полос пропускания.