opis ćwiczenia

I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUŃ
Instrukcja do ćwiczenia nr 68
BADANIE FILTRÓW OPTYCZNYCH
ZA POMOCĄ SPEKTROFOTOMETRU
I. Cel ćwiczenia
wyznaczanie przepuszczalności filtrów optycznych,
zapoznanie się z budową i własnościami filtrów optycznych
II. Zagadnienia do przygotowania
prawo Lamberta–Beera
absorpcja i emisja promieniowania w układach dwupoziomowych
widmo absorpcji i widmo emisji
III. Przyrządy pomiarowe
spektrofotometr,
zestawy filtrów optycznych.
S2
S1
Z
P
Do wyznaczenia widm absorpcji barwników
wykorzystuje się spektrofotometr. Uproszczony schemat
układu optycznego spektrofotometru przedstawia rys. 1.
Strumień światła przechodząc przez soczewkę S 1 odbija
się od zwierciadła Z i po przejściu przez przesłonę i
soczewkę S2 pada na siatkę dyfrakcyjną, której położenie
jest regulowane pokrętłem P. Monochromatyczna wiązka
światła po przejściu przez szczelinę wyjściową i kuwetę z
roztworem pada na fotodetektor. Generowany prąd
rejestrowany jest przez odpowiednio wyskalowany
miernik.
Rys.1. Schemat spektrofotometru
Rys.2. Schemat płyty czołowej spektrofotometru
Strona 1 z 2
IV. Przebieg ćwiczenia
1. Przed włączeniem zasilania sprawdzić czy dźwignia przesłony (4) znajduje się w pozycji 0
oraz czy pokrętło (2) znajduje się w lewym skrajnym położeniu.
2. Po włączeniu zasilania odczekać około 15 minut w celu stabilizacji układu pomiarowego.
3. Na bębnie (3) nastawić początkową długość fali (420 nm).
4. Naprowadzić na szczelinę wyjściową przystawki pustą przegródkę i przy pomocy pokrętła
(1) przeprowadzić regulację zera elektrycznego (wskazania miernika na zero transmisji).
5. Umieścić pierwszy z filtrów w lewej przegródce przystawki (5).
6. Przełączyć dźwignię przesłony (4) w pozycję 1.
7. Za pomocą pokrętła wzmacniacza (2) ustawić wartość transmisji równą 100%.
8. Następnie naprowadzić na szczelinę wyjściową badany filtr i odczytać wartość transmisji T
(skala dolna).
9. Zwiększając długość fali co 10 nm i powtórzyć czynności od punktu 4.
10. Wykonać pomiary w zakresie od 420 do 770 nm dla wskazanych przez opiekuna filtrów
optycznych.
11. Wyniki umieścić w tabeli:
Długość
T [%]
fali
Filtr nr 1
Filtr nr 2
Filtr nr 3
Filtr nr 4
(nm)
420
430
440
770
UWAGI
Sugeruje się by dla danej długości fali wykonywać pomiary kolejno wszystkich badanych filtrów
optycznych.
V. Opracowanie wyników
1. Na podstawie otrzymanych wyników wykreślić na papierze milimetrowym dla każdego
badanego filtru funkcję T = f ( ).
2. W oparciu o uzyskane wyniki obliczyć wartości absorpcji A. Następnie wykreślić na
papierze milimetrowym dla każdego badanego filtru funkcję A = f ( ).
3. Na każdym z wykresów nanieść granice błędów.
VI. Ocena wyników pomiarów
1. Dla każdego z filtrów przeanalizować otrzymane wykresy (opisać w jakich zakresach dany
filtr charakteryzuje się największą a w jakich najmniejszą absorpcją; w opisie uwzględnić
barwy światła).
2. W oparciu o wykresy dla poszczególnych filtrów określić barwę oraz rodzaj filtru
optycznego (absorpcyjny czy interferencyjny).
VII. Literatura:
H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa 1999
Z.Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa 1992
H.Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, część IV, PWN, Warszawa 1963
J. Sadlej, Spektroskopia molekularna, WNT, Warszawa 2002
A.Zawadzki, H.Hofmokl, Laboratorium fizyczne, PWN, Warszawa 1961
J.Karniewicz, T.Sokołowski, Podstawy fizyki laboratoryjnej, PWN, Warszawa 1961
J.P.Simons, Fotochemia i spektroskopia, PWN, Warszawa 1976
J.A.Baltrop, J.D.Coyle, Fotochemia podstawy, PWN, Warszawa 1987
Strona 2 z 2