毕业论文-光栅光谱仪的使用--测量高锰酸钾溶液

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1、光栅光谱仪的使用郁征宇(9110206)赵嘉(9110209)(资源与材料学院91102班)【摘要】：在本实验中，以溴钨灯为光源，以高锰酸钾溶液为实验样木，分别测量不同浓度的高锰酸钾溶液的透过率与分光度，并绘制出曲线，给出主要谱线波长及相对强度，并与理论值比较。【关键词】：光栅光谱仪；高锰酸钾溶液；透过率；吸光度。1引言：光栅光谱仪，是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器。通过光谱仪对光信息的抓取，电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。光栅光谱仪被广泛应用于颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射

2、度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域中。2光栅光谱仪原理：当一束光穿过一定浓度的溶液时，有一部分光被反射，另有一部分光被介质吸收，剩下的光从溶液中透射出来。光栅光谱仪的使用郁征宇(9110206)赵嘉(9110209)(资源与材料学院91102班)【摘要】：在本实验中，以溴钨灯为光源，以高锰酸钾溶液为实验样木，分别测量不同浓度的高锰酸钾溶液的透过率与分光度，并绘制出曲线，给出主要谱线波长及相对强度，并与理论值比较。【关键词】：光栅光谱仪；高锰酸钾溶液；透过率；吸光度。1引言：光栅光谱仪，是将成分复杂的光分解为光谱

3、线的科学仪器。通过光谱仪对光信息的抓取，电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。光栅光谱仪被广泛应用于颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域中。2光栅光谱仪原理：当一束光穿过一定浓度的溶液时，有一部分光被反射，另有一部分光被介质吸收，剩下的光从溶液中透射出来。设有一束波长为X,入射光强为10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1所示。如果从界面1反射的光强为IR，从界面1向介质透射光的光强为II，到达界面2的入射光的强度为12,从界面2射出的透

4、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1_T_T=fo(1)I丄u(2)这里的IR,11,12,和IT，都应该是光在界面1和2上以及介质中多次反向和透射的总效果。当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程(溶液的厚度)成正比关系朗伯比尔定律数学表达：A=lg(l/T)=Kbc其中，A:吸光度，T:透射比，K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度一般来说，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。我们将光谱透射率与波长的关系曲线称为

5、透射曲线。在均匀介质内部，光谱透射率与介质厚度有如下关系上式中，a称为介质的线性吸收系数，一般也称为吸收系数。吸收系数不仅与介质存关，而且与入射光的波长存关。吸收系数与波长的关系曲线称为吸收曲线。设光垂直入射到厚度d为的介质上，光要从前后表面发生反射，如果a值很小，反射可以进行多次，若介质表面的反向系数为R，则透过样品的光强为IT/y*!TQ.+^^7*3+^^4+r0(l-/?)2^+/0(l-R、2R2e—3ad+…2-ad-R^e2-lad(4)式中Hl、IT2、IT3>FT4、…，分别表示从界面2第一次透

6、射第二次透射，…，光的光强。所以(A-RYe-adl-R^e2-2ad(5)通常，介质的光谱透射率Ti和吸收系数a通过测量由同一材料加工成的（a相同）表面性质相同（R相同）但厚度不同的两块试样的光谱外透射率后计算得出的。设两块试样的厚度分别为dl和d2,c!2>dl,光谱外透射率分别为T1和T2。巾（5）式可得T2_e~ad<-R2e~lad^〒—e-〜-R2e-2ad2）一般和都很小，故上式可近似为(6)所以lnT,-lnr>a=——!d2~d(7)比较⑹式和⑶可知r,(8)溶液的透射比愈大表示对光的吸收愈小

7、，相反透射比愈小表示对光的吸收愈大。3WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪：WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪，由光栅单色仪，接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元，计算机组成。该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。WGD—3型组合式多功能光栅光谱仪系统，系精密仪器。因此仪器安装的场合应满足安装环境的要求。工作台必须平稳。系统联线示意图如图1:图1联线示意图光学系统采用C-T型，如图2:入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0—2.5mm连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝Sl，S1位于反射式准光

8、镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成象在S2上或S3上。Ml反射镜、M2准光镜、M3物镜、M4转镜、G平面衍射光栅S1入射狭缝、S2光电倍增管接收、S3CCD接收M2、M3焦距302.5mm闪耀波长550nm320—500nm500-800nm光栅G每毫米刻线1200条二块滤光片工作区间白片黄片