吸收曲線實(shí)驗(yàn)思考與總結(jié)

吸收曲線實(shí)驗(yàn)思考與總結(jié)用單色儀測定介質(zhì)的吸收曲線1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解單色儀的構(gòu)造原理并掌握其使用；(2)加深對介質(zhì)光譜特性的了解，掌握測量介質(zhì)的吸收曲線或透射曲線的原理和方法；(3)初步了解光電池的工作原理及其應(yīng)用。2實(shí)驗(yàn)原理設(shè)有一束波長為入、入射光強(qiáng)為I的單色平行光垂直入射到一塊厚度為d的介質(zhì)平板上。如果從界面1射回的反射光的光強(qiáng)為I，從界面1向介質(zhì)內(nèi)透射的光的光強(qiáng)為I，入射到R1界面2的光的光強(qiáng)為I，從界面2出射的透射光的光強(qiáng)為I，則定義介質(zhì)板的光譜外透射率T和介2T質(zhì)的光譜透射率T分別為id12ITT,這里的I是光在界面1和2上及介質(zhì)中多次反射和透射的總效果。R12T光譜透射率T與波長入的關(guān)系曲線稱為透射曲線。在介質(zhì)內(nèi)部(如果無散射)，光譜透射率iT與介質(zhì)厚度d有如下關(guān)系:i,dTe,i式中，a稱為介質(zhì)的線性吸收系數(shù)(吸收系數(shù))。吸收系數(shù)不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與入射光的波長有關(guān)。吸收系數(shù)a與波長入的關(guān)系曲線叫吸收曲線。3實(shí)驗(yàn)裝置簡介W一單色儀小微電流政大器小聚光適鎮(zhèn):H光電池:未燈及電薄:一品類F一度碼打及中起一單色儀調(diào)學(xué)工能及波長讀數(shù)警置單色儀為WDM1型光柵單色儀。它的光學(xué)系統(tǒng)由三部分組成:入射狹縫S和準(zhǔn)直球面1反射鏡M構(gòu)成入射準(zhǔn)直系統(tǒng)，以產(chǎn)生平行光束:反射光柵G(1200條/mm)為色散元件，以產(chǎn)生各種波長的單色光:聚焦球面反射鏡M、平面反射鏡M及出射狹縫S構(gòu)成出射聚光系統(tǒng)，將光232柵分出的單色光會聚在出射狹縫S上。利用汞燈作光源校準(zhǔn)單色儀波長示值校準(zhǔn)時，將單色儀的波長讀數(shù)裝置轉(zhuǎn)到示值在577.0nm5791nm之間的某一位置。將汞燈放在入射狹縫前，狹縫S1、S2的寬度暫時調(diào)至約2mm。用眼睛迎著出射光方向觀察S2上汞的黃色譜線(577.0nm和579.1nm)，用顯微鏡對準(zhǔn)出射狹縫，關(guān)小入射狹縫使兩條譜線分開且直至譜線達(dá)到最細(xì)。關(guān)小出射狹縫，同時微動手輪，使其中一條譜線始終在出射狹縫中間，使狹縫與譜線同寬，讀出此時單色儀的示值。轉(zhuǎn)動手輪K讀下一條譜線，側(cè)完汞燈譜線，檢查測量值與標(biāo)準(zhǔn)值(435.8nm、546.1nm、577.0nm、579.1nm)之差，即儀器的系統(tǒng)誤差，要求此項(xiàng)偏差小于0.2nm。調(diào)節(jié)狹縫寬度將單色儀的波長股輪轉(zhuǎn)到示值在577.0nm579.1nm之間的某一位置。將出射縫S2的寬度暫時調(diào)至約2mm。用眼睛迎著出射光方向觀察S2上汞的兩條黃譜線(577.0nm和579.1nm)，用顯微鏡對準(zhǔn)出射狹縫。調(diào)節(jié)入射狹縫S1的寬度，直到兩條黃譜線的像剛好被分開為止，此時入射狹縫寬度約0.8nm。再調(diào)節(jié)出射狹縫S2的寬度，同時微調(diào)手輪K，使出縫寬度與譜線寬度相同，此時出縫與入縫同寬，約0.8mm，顯微鏡的讀數(shù)每大格0.5mm。溴鎢燈光路調(diào)節(jié)單色儀聚光鏡系統(tǒng)光路圖，將光源聚焦成像在狹縫前。聚光燈的通光孔徑d=30mm，焦距f=60mm，單色儀球面鏡的光闌寬度D=50mm。成像規(guī)律遵守高斯公式。為使球面鏡的孔徑D充分照明，兩個相似三角形應(yīng)有關(guān)系d/D=a/b。數(shù)據(jù)測量:選定一片厚的釹玻璃片。然后定性觀察釹玻璃對不同波長的吸收情況，確定吸收峰的大致波長范圍。然后進(jìn)行正式測量。每隔1nm測一次，在吸收峰附近測量點(diǎn)應(yīng)更密一些。測量范圍610.0nm-508.0nm，選擇另一薄的釹玻璃片，在與厚玻璃片波長相對應(yīng)的位置進(jìn)行測量。根據(jù)兩組數(shù)據(jù)，求出釹玻璃的的吸收系數(shù)曲線。思考題1.為什么要進(jìn)行光源系統(tǒng)與單色儀光學(xué)系統(tǒng)共軸的調(diào)節(jié)?答:共軸調(diào)節(jié)使外光路光軸與單色儀光軸重合，避免了光線斜入射造成光能損失，充分利用了光能。2.校對單色儀的波長示值為什么要用汞燈,而測量吸收曲線為什么時候要用溴鎢燈?答:汞燈光譜譜線是分立光譜，可以找到特征譜線來校對單色儀;而溴鎢燈的譜線是連續(xù)譜，為了測量釹玻璃在各個波長的吸收系數(shù)，必須使用連續(xù)譜測量。3.試討論單色儀入射狹縫和出射狹縫的寬度對出射光單色光性的影響?答:單色儀要通過光柵產(chǎn)生單色光，所以理想光源應(yīng)為線光源。但是入射狹縫有一定寬度，從光源不同位置到達(dá)光柵的光線發(fā)生衍射后光譜重疊，這降低了出射光的單色性，所以入射狹縫小有利于提高出射光的單色性。出射狹縫的作用是截