МатВед лабы / Расчет коэффициента поглощения

Подготовка к работе

Спектрофотометр (рис. 5) состоит из монохроматора 14 с измерительным прибором 15, кюветного отделения 16, камеры 17 с фотоприемниками и усилителем и осветителя 18 с источниками излучения и стабилизатором.

Рис. 5 Спектрофотометр СФ-26

Установите в рабочее положение фотоэлемент и источник излучения, соответствующие выбранному спектральному диапазону измерений. Закройте фотоэлемент, поставив рукоятку 53 шторки в положение ЗАКР, и рукояткой 30 установите ширину щели примерно 0,1 мм.

Включите тумблер СЕТЬ, после чего должны загореться сигнальная лампа СЕТЬ и сигнальная лампа Д или сигнальная лампа Н в соответствии с

выбранным источником.. Выключение спектрофотометра производите тумблером СЕТЬ.

ПОРЯДОК РАБОТЫ Подготовка к измерению

1.Включите спектрофотометр.

2.Установите требуемую длину волны, вращая рукоятку 25 (рис. 5) в сторону увеличения длин волн. Если при этом шкала повернется на большую величину, то возвратите ее назад на 3-5 нм и снова подведите к требуемому делению.

Измерение пропускания

3.Установите стрелку измерительного прибора на нуль рукояткой 54

НУЛЬ.

4.Откройте фотоэлемент, поставив рукоятку 53 шторки в положение

ОТКР.

5.Установите стрелку измерительного прибора на деление «100%», вращая рукоятку 30 механизма изменения ширины щели.

6.Установите в рабочее положение измеряемый образец, перемещая каретку рукояткой 40, снимите отсчет по шкале пропускания T.

7.Для изменения длины волны, при которой проводится измерение повернуть рукоятку 25.

8.Повторить пункты 3-5 для каждой длины волны. Измерения следует проводить в диапазоне 510 - 550 нм с шагом 2 нм.

Результаты заносятся в таблицу 1:

Поскольку при измерении на спектрофотометре уменьшение интенсивности прошедшего света происходит как за счет процессов поглощения, так и отражения на границах раздела воздух-стекло необходимо ввести

поправочный коэффициент R R=(n2 — n1)2/(n2 + n1)2

Где n2 – показатель преломления среды, в которую волна проходит, n2 – показатель преломления среды из которой падает свет. Необходимо отметить что отражение происходит на передней (R1) и задней грани образца (R2). Отсюда

Tn=Tизмn+R1+R2

Коэффициент поглощения kλ рассчитывается по формуле:

где T- пропускание в процентах с учетом отражения, t - толщина образца в см

Постройте спектр поглощения стекол для всех образцов на одних осях, то есть зависимость коэффициента поглощения от длины волны – kλ (λ). Из полученной зависимости определите длину волны, соответствующую положению максимума полосы поглощения. Постройте зависимость коэффициента поглощения на двух различных длинах волны от концентрации ионов активаторов. Проверьте выполнения закона Бугера.

Рассчитайте интегральное сечение поглощения полос поглощения для каждого образца по формуле

ν 2

∫ k (ν )ν

∫σ (ν )dν = ν 1

N

где k(ν) – коэффициент поглощения в см-1, N – число поглощающих центров в см3, ν -частота излучения. Постройте зависимость интегрального сечения поглощения от концентрации ионов активаторов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1.Назовите количественные характеристики поглощения света.

2.В чем состоит принцип измерения спектров поглощения по одноканальной схеме.

3.Поясните физический смысл явления неоднородного уширения спектров.

4.Что такое штарковское расщепление?

5.Чем различается штарковская структура спектров стекол и спектров кристаллов?

6.От чего зависит коэффициент поглощения?

ЛИТЕРАТУРА

1. Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И. Техника и практика спектроскопии. - Москва: "Наука". 1976.

2.Герлих П., Каррас Х., Кетитц Г., Леман Р. Спектроскопические свойства активированных лазерных кристаллов. - Москва: "Наука". 1966.

3.Васильев А.Н., Михайлин В.В. Введение в спектроскопию твердого тела. – Москва: МГУ. 1987.

4.Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. – Москва: МГУ. 1998.