光譜法測量透明介質(zhì)的吸收曲線-閆老師

大學(xué) 近代物理試驗 試驗報告成 績：班級材料物理10—1 姓名：顧振波 同組者：程鵬飛 教師：閆教師3-2光譜法測量透亮介質(zhì)的吸取曲線【試驗?zāi)康摹?、了解光柵光譜儀的構(gòu)造原理及其使用方法。2、加深對介質(zhì)光譜特性的了解。3、把握測量介質(zhì)的吸取曲線或透射曲線的原理和方法?！驹囼炘怼课?，剩下的光從介質(zhì)平板透射出來。0λI0

的單色平行光垂直入射到一塊厚度為d的透亮介質(zhì)平板上，如圖R3-2-11反射的光強為I1R1I2處的入射光強為1T2I ，從界面2IT2

，則定義介質(zhì)板的光譜外透射率T和介質(zhì)的光譜透射率Ti分別為ITIT 〔3-2-1〕0IIT 2 〔3-2-2〕Ii1以上提到的I、I、I 和I是指光在界面1和21 2 R T

3-2-1上，以及在介質(zhì)中屢次反射和透射的總效果。i 一般來說，介質(zhì)對光的反射、透射和吸取不但與介質(zhì)的材料有關(guān)，而且與入射光的波長有關(guān)。我們將光譜透射率Ti與波長λ的關(guān)系曲線稱為透射曲線。依據(jù)朗伯-比耳定律，在均勻介質(zhì)內(nèi)部光譜透射率T 與介質(zhì)厚度d 有如下關(guān)系 T ei 〔3-2-3〕式中α稱為介質(zhì)的線性吸取系數(shù)，一般也稱為吸取系數(shù)。吸取系數(shù)不僅與介質(zhì)的材料有關(guān)，而且與入射光的波長有關(guān)。吸取系數(shù)α與波長λ的關(guān)系曲線稱為吸取曲線。設(shè)光垂直入射到厚度為dα射可以進展屢次。假設(shè)介質(zhì)外表的反射系數(shù)為R，則透過樣品的光強為I I IT T1

I I T3 T400I1R2edII1R2ed00 0

1R2R2edI0

1R2R4ed 〔3-2-〕式中I 、I 、I

1R2e2d2第一次透射、其次次透射、第三次透射…的光的光T1 T2 T3

I 1R2ed強。所以 TIT0

1R2e2d

〔3-2-5〕通常介質(zhì)的光譜透射率Ti和吸取系數(shù)α是通過測試由同一材料加工成的〔α一樣，外表性質(zhì)一樣R一樣的厚度分別為dd，d＞d，光譜外透射分別為TT。由〔3-2-5〕式可得1 2 2 1 1 21T ed21R2ed1112T 1

1R2ed2T2 ed一般R和α都很小，故上式可近似為T 21

d1

〔3-2-6〕lnT

lnT即 1d d2 1T

2 〔3-2-7〕比較〔3-2-6〕式和〔3-2-3〕式，可得 Ti

2 〔3-2-8〕T1i輸出值，就可由下式計算光譜透射率和吸取系數(shù)Ti

2 〔3-2-9〕i1lni 1d2

d1

2 〔3-2-10〕i1i2分別表示試樣厚度為dld2時間電流的大小。【試驗儀器】WG—8A〔附錄3-2-3片〔1mm2mm〕【試驗內(nèi)容】1、光譜儀的調(diào)整和波長示值的修正調(diào)光譜儀的底腳螺釘，以保證光譜儀水平放置以汞燈作為光源，校對光譜儀波長示值的準(zhǔn)確度，并做修正S1和S2〔l~2m500VWGD—8A〔光電倍增管局部，待預(yù)備狀態(tài)完畢后，測量汞燈的能量譜。假設(shè)能量譜高度超出顯示范圍或太小，可適當(dāng)轉(zhuǎn)變狹縫S1S2寬度，以及光電倍增管工作電壓，使能量譜顯示適中。將計算機給出的汞的四條譜線的標(biāo)稱值與標(biāo)準(zhǔn)波長值〔432.8nm、546.1nm、577.0nm、579.1nm〕比照，假設(shè)消滅偏差，則應(yīng)將修正值輸入計算機中。2、觀看和測量鐠釹玻璃的典型吸取峰〔300nm~660nm〕關(guān)閉汞燈，用溴鎢燈換下汞燈，將溴鎢燈直接安裝在光譜儀入口狹縫S1〕度。待調(diào)整完畢，重掃描一次，觀看各吸取峰，記錄它們的波長和能量。3500~660nm之間的吸取曲線1 分別測量1mm和2mm厚的鐠釹玻璃片在500~660nm之間透射能量譜〔λ和〔λ1 并依據(jù)〔3-2-9〕式和〔3-2-10〕式做出鐠釹玻璃在500~660nm之間的吸取曲線α〔λ〕—λ。為了減小電源及光電倍增管不穩(wěn)定的影響，可對每塊玻璃的能量譜進展屢次測量。分布數(shù)據(jù)點時要合理。4、測量吸光度與介質(zhì)厚度之間的關(guān)系曲線A與介質(zhì)厚度d的關(guān)系曲線，并用最小二乘法求取對應(yīng)于該波長的介質(zhì)吸取系數(shù)。I吸光度A定義為： 〔3-2-11〕kI為對應(yīng)所選吸取峰處的入射光強；I為增加不同厚度鐠釹玻璃片時獲得的透射光強。0 k光強可用光電流的大小表示?！玖粢馐马棥?、光譜儀屬于貴重儀器，必需依據(jù)說明書進展操作。23mm0.2mm左右。3〔如狹縫寬度、光電倍增管工作電壓等〕不變。4、光柵對環(huán)境條件要求較高，應(yīng)保持室內(nèi)清潔和較低的濕度。5、試驗開頭前需要用標(biāo)準(zhǔn)光源進展波長修正?！緮?shù)據(jù)處理】光譜儀的調(diào)整和波長示值的修正表一，光譜儀波長示值修正數(shù)據(jù)表標(biāo)準(zhǔn)波長/nm實測波長/nm

1435.8435.0

2546.1546.0

3577577.0

4579.1579.0從表一數(shù)據(jù)可得在誤差允許的范圍內(nèi)數(shù)據(jù)有效，所以不需要修正，可以直接做試驗2分別測量1mm和2mm厚的鐠釹玻璃片透射能量譜1〔λ〕和i〔λα〔λ〕—λ曲線2表二1mm2mm鐠釹玻璃隨波長變化的能量值5005105205305405505605701mm582.2468.9497.2375.1621.2672.0672.077.22mm501.1296.9316.5187.5554.8636.9601.714.7580590580590600610620630640650660128.9125.0386.8506.0574.4574.0527.5495.2457.12mm2mm19.523.4231.5 406.3 543.1 515.8 507.9 476.7 433.7依據(jù)公式〔3-2-9〕和〔3-2-10〕對以上數(shù)據(jù)進展處理，記入下表/nmE1mmE2/nmE1mmE2mmln(E1mmE2mm)lnE lnE1mm2mm215005105205305405505601.1621.5791.5712.0011.1201.0551.1170.1500.4570.4520.6930.1130.0540.110/mm10.1500.4570.4520.6930.1130.0540.1105705805906006106206306406506605.2526.6105.3421.6711.2451.0581.1131.0391.0391.0541.6591.8891.6760.5130.2190.5600.1070.0380.0390.0531.6591.8891.6760.5130.2190.5600.1070.0380.0390.053依據(jù)以上數(shù)據(jù)，繪制500nm~660nm之間〕曲線，如下BB2.01.5()1.00.50.0

480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 /nm圖一α(λ)與λ關(guān)系曲線圖由圖可知：α隨著λ的變化而變化，波長取肯定值時吸取系數(shù)ɑ值取得最大的。從而也驗證了朗伯-比耳定律。測量吸光度與介質(zhì)厚度之間的關(guān)系曲線如上題中選擇λ=600nm0表三 吸光度與介質(zhì)厚度關(guān)系數(shù)據(jù)〔I=691.6〕0d/mm12345i386.8231.5175.8148.5105.5I/i1.7880042.9874733.9340164.6572356.5554500 kA0.5811001.0944281.3696611.5384221.880297BBBBValue StandarIntercep 0.3800 0.1077Slope 0.3042 0.0324BLinearFitofSheet1BB1.02 4A3A與介質(zhì)厚度d的關(guān)系曲線0.3042/mm2.303α=0.3042,所以：α=0.132吸取率比較大，當(dāng)玻片到達2mm時，透過的光就很少了，到肯定程度就可以算是不透亮的發(fā)生了轉(zhuǎn)變，也可能是樣品外表存在污垢，影響了光的通過?！舅伎碱}】1、光譜儀波長示值的修正為什么要用汞燈？測量吸取曲線為什么要用溴鎢燈？500-660nm之間時其能量的變化的較為緩慢。2、試爭論狹縫的