2018-01-21
252
ВИВЧЕННЯ спектрІВ поглинання матеріалів методом оптичного абсорбційного спектрального аналізу
Мета роботи
Ознайомитись з принципом дії фотоелектричного спектрофотометра типу КФК–3-01, який використовується для проведення спектральних досліджень і навчитись визначати спектральний розподіл оптичного поглинання матеріалів
Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати закони геометричної оптики та бути ознайомленим з явищем поглинання світла
Прилади і обладнання
Фотоелектричний фотометр типу КФК–3-01, набір прозорих оптичних матеріалів
Опис установки
Основною функцією спектрального приладу є просторове розділення на монохроматичні складові оптичного випромінювання і спрямування його на досліджуваний об’єкт. Таке завдання реалізується за допомогою основних елементів спектрального приладу - прозорої для випромінювання призми або дифракційної гратки.
В даній лабораторній роботі для дослідження спектрального розподілу поглинання матеріалів використовується фотоелектричний спектрофотометр типу КФК–3-01, оптична схема якого наведена на рис. 1. У спектрофотометрі можна умовно виділити дві основні частини: оптичну і фотоелектричну. Головним елементом оптичної схеми спектрофотометра є дифракційна гратка 4, яка працює на відбивання. Така дифракційна гратка є дзеркальною поверхнею, яка розбита на велику кількість смужок (елементів) подібно до того, як це зроблено в дифракційній гратці, що працює на пропускання. Світло, що випромінюється лампочкою розжарення 1, після проходження конденсора 2 та діафрагми Д 1 утворює вузький паралельний пучок світла, який попадає на дифракційну гратку. За рахунок виникнення оптичної різниці ходу променів, що відбиваються від кожного з елементів решітки, на “екрані” (дзеркало 5) утворюється дифракційний спектр, який спрямовується на вихідну діафрагму Д 2 так, що в її щілину проходить лише невелика частина загального спектру. Цим досягається утворення пучка світла, що характеризується вузьким інтервалом довжин хвиль (Dl= 7 нм), який в подальшому спрямовується на досліджуваний розчин.
Обертаючи дифракційну гратку 4 навколо осі, паралельної її штрихам, спрямовують пучки світла на вихідну щілину з інтервалу довжин хвиль 315 –990 нм.
Рис. 1
Принцип дії фотометра ґрунтується на порівнянні світлових потоків, а саме світлового потоку 
, який проходить через прозору кювету, і світлового потоку Ф, що пройшов через кювету з досліджуваним матеріалом. Світлові потоки і Ф попадають на фотодіод, який перетворює їх в у струми 
та 
, і разом з темновим струмом 
фотодіода (коли фотодіод неосвітлений) обробляються мікропроцесорною системою фотометра. Чисельний результат обробки для коефіцієнта пропускання (прозорості) – 
або оптичної густини D висвітлюється на цифровому табло приладу.
Загальний вигляд спектрофотометра КФК−3 зображено на рис. 2.
Рис. 2
1 – ручка встановлення довжин хвиль; 2 - важіль переміщення кювет; 3 − кришка кюветного відсіку; 4 − клавіатура мікропроцесорної системи; 5 - світлове табло
Коефіцієнт пропускання (прозорості) показує яка частина світлового потоку, що падає на досліджуваний об¢єкт і проходить через нього не поглинаючись: 
. (1)
Оптична густина D речовини характеризує ступінь поглинання нею монохроматичного випромінювання і описується співвідношенням:
. (2)
