[理学]用单色仪测定介质的吸收曲线_实验报告

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1、用单色仪测定介质的吸收曲线1.1实验目的（1）了解单色仪的构造原理并掌握其使用；（2）加深对介质光谱特性的了解，掌握测量介质的吸收曲线或透射曲线的原理和方法；（3）初步了解光电池的工作原理及其应用。1.2实验原理21d设有一束波长为λ、入射光强为I0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d的介质平板上。如图所示。如果从界面1射回的反射光的光强为IR，从界面1向介质内透射的光的光强为I1，入射到界面2的光的光强为I2，从界面2出射的透射光的光强为IT，则定义介质板的光谱外透射率T和介质的光谱透射率Ti分别为I1I2ITIRI0这里的IR，I1，I

2、2和IT都是光在界面1和2上及介质中多次反射和透射的总效果。光谱透射率Ti与波长λ的关系曲线称为透射曲线。在介质内部（如果无散射），光谱透射率Ti与介质厚度d有如下关系：式中，α称为介质的线性吸收系数（吸收系数）。吸收系数不仅与介质有关，而且与入射光的波长有关。吸收系数α与波长λ的关系曲线叫吸收曲线。设光在单一界面上的反射率为R，则透射光的光强为：式中，IT1,IT2,…分别表示光从界面2第一次透射，第二次透射……的光的强度。So：9/9通常，介质的光谱透射率Ti和吸收系数α是通过测量同一材料（α同）加工而成的、表面性质相同（R同）但厚度

3、不同的两块试样的光谱外透射率后计算得出的。本实验中采用光电池和为电流放大器测量光强。计算公式：式中，n1和n2分别表示试样厚度为d1和d2时为电流放大器数字表的值。1.3实验装置简介9/9如图所示，单色仪为WDM1型光栅单色仪。它的光学系统由三部分组成：入射狭缝S1和准直球面反射镜M1构成入射准直系统，以产生平行光束；反射光栅G（1200条/mm）为色散元件，以产生各种波长的单色光；聚焦球面反射镜M2、平面反射镜M3及出射狭缝S2构成出射聚光系统，将光栅分出的单色光会聚在出射狭缝S2上。1.4实验任务及注意事项1.4.1单色仪的调节和波长

4、示值的校准①利用汞灯作光源校准单色仪波长示值校准时，将单色仪的波长读数装置转到示值在577.0nm~579.1nm之间的某一位置。将汞灯放在入射狭缝前，狭缝S1、S2的宽度暂时调至约2mm。用眼睛迎着出射光方向观察S2上汞的黄色谱线（577.0nm和579.1nm），用显微镜对准出射狭缝，关小入射狭缝使两条谱线分开且直至谱线达到最细。关小出射狭缝，同时微动手轮，使其中一条谱线始终在出射狭缝中间，使狭缝与谱线同宽，读出此时单色仪的示值。转动手轮K读下一条谱线，侧完汞灯谱线，检查测量值与标准值（435.8nm、546.1nm、577.0nm、

5、579.1nm）之差，即仪器的系统误差，要求此项偏差小于0.2nm②调节狭缝宽度将单色仪的波长股轮转到示值在577.0nm~579.1nm之间的某一位置。将出射缝S2的宽度暂时调至约2mm。用眼睛迎着出射光方向观察S2上汞的两条黄谱线（577.0nm和579.1nm），用显微镜对准出射狭缝。调节入射狭缝S1的宽度，直到两条黄谱线的像刚好被分开为止，此时入射狭缝宽度约0.8nm。再调节出射狭缝S2的宽度，同时微调手轮K，使出缝宽度与谱线宽度相同，此时出缝与入缝同宽，约0.8mm，显微镜的读数每大格0.5mm。③溴钨灯光路调节如图为单色仪聚光

6、镜系统光路图，将光源聚焦成像在狭缝前。聚光灯的通光孔径d=30mm，焦距f=60mm，单色仪球面镜的光阑宽度D=50mm。成像规律遵守高斯公式。为使球面镜的孔径D充分照明，两个相似三角形应有关系d/D=a/b。9/91.4.2测量钕玻璃在610.0nm～508.0nm范围内的吸收曲线用溴钨灯作光源并进行共轴调节，使外光路光轴与单色仪光轴重合，避免光线写入射造成光能损失。手轮K调到610.0nm，用眼睛直接通过出缝S2观察透镜像，在计算出的位置左右移动透镜，使透镜像位于狭缝中间，锁定透镜。左右移动溴钨灯使透镜像全部变亮。放上样品架B，记准无

7、样品及薄、厚样品处于狭缝中间时的位置。装上探测器，打开微电流放大器，微动溴钨灯，使微电流放大器显示值最大。调节灯丝电流，使微电流放大器显示值在170.0~190.0之间。数据测量：选定一片厚的钕玻璃片。然后定性观察钕玻璃对不同波长的吸收情况，确定吸收峰的大致波长范围。然后进行正式测量。每隔1nm测一次，在吸收峰附近测量点应更密一些。测量范围610.0nm~508.0nm选择另一薄的钕玻璃片，在与厚玻璃片波长相对应的位置进行测量。根据两组数据，求出钕玻璃的的吸收系数曲线。实验时应注意：1．当波长读数装置出现99999时应停止转动调节手轮，否

8、则会损坏仪器。2．两狭缝S1和S2的宽度最大不得超过3mm，也不得完全闭合，否则会损坏狭缝机构。3.稳流电流一般I=2.0A,经老师批准，可以调至2.5A以上。1.5实验预习数据计算由成像关系