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

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

голубой толстый d = …м

зелёный тонкий d = …м

жёлтый d = …м

красный d = …м

τ, %

D

, м-1

τ, %

D

, м-1

τ, %

D

, м-1

τ, %

D

, м-1

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 À= 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
(λ=530 нм)	№ 3 (жёлтый)
(λ=630 нм)	№ 4 (красный)

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.

Контрольные вопросы

1. Выведите закон Бугера.

2. Каков физический смысл коэффициента поглощения À?

3. Сформулируйте закон Бугера-Ламберта-Бера.

4. Что такое оптическая плотность? Коэффициент пропускания?

5. Почему показатель поглощения среды зависит от длины волны?

6. Почему даже тонкий слой металла практически непрозрачен?

7. Как в квантовой механике объясняется интенсивность спектральных полос?

8. Какой характер имеют спектры (сплошные, полосатые, линейчатые) невзаимодействующих атомов? Молекул? Веществ в конденсированной фазе? Почему?

9. Какие задачи позволяет решить спектральный анализ?

Используемая литература

[1] § 33.2;

[2] § 26.3;

[3] § 3.44;

[5] § 103;

[7] § 187.

Лабораторная работа 3-11