BAO CAO THI NGHIÊM ́ ́ ́ ̣

Tên bai thi nghiêm: NG ̣ KH O SÁT H QUANG H C VÀ L P Đ Ậ ƯỜ Ọ Ả Ệ ̀ ́

CONG CHU N C A MÁY Đ N S C Ủ Ơ Ắ Ẩ

Nhom: 2 ́

Các sinh viên: Nguy n Chí Hi n ế ễ L p: ớ CLC – K58

Tr nh Thi Lan Hoa ị ̣

Nguy n Th Sinh ư ễ

Ngay 4 thang 11 năm 2011 ̀ ́

I / Tóm t t n i dung : ắ ộ

- Tìm hi u nguyên lý ho t đ ng,c u t o c a h quang h c dùng máy đ n s c. ấ ạ ủ ệ ơ ắ ạ ộ ể ọ

- L p đ ng cong chu n c a máy đ n s c. ậ ườ ẩ ủ ơ ắ

Lăng kính và tr ng đ c ghép đ ng tr c v i nhau nên quay tr ng làm quay lăng ố ượ ụ ớ ồ ố

kính,góc quay đ c ch th trên thang chia đ c a tr ng.Nh cách ghép n i máy ượ ộ ủ ố ờ ố ỉ ị

tính v i h đo và ch ớ ệ ươ ể ậ ng trình SPECTRUM đi u khi n quá trình đo ta có th l p ề ể

đ c đ th s ph thu c c a c ng đ chùm sáng đ n s c và v trí tr ng quay. ượ ồ ị ự ụ ộ ủ ườ ơ ắ ộ ố ị

V l ẽ ạ ồ ị ằ ổ ẫ i đ th b ng Orign,xác đ nh ng v i các đ nh ph so sánh v i ph m u. ớ ứ ổ ớ ị ỉ

Xây d ng đ th b ồ ị ướ ự ồ ị ằ c sóng c a đ nh ph theo v trí tr ng quay. Fit đ th b ng ủ ỉ ổ ố ị

ng cong chu n. hàm thích h p và l p đ ợ ậ ườ ẩ

II/ K t qu ả ế

i nhi t đ phòng. - Đi u ki n th c hi n phép đo :t ự ệ ề ệ ạ ệ ộ

- K p qu thu đ c qua phép đo : ế ả ượ

+ Đ th s ph thu c c a c ồ ị ự ụ ộ ủ ườ ng đ sáng và v trí tr ng quay. ị ộ ố

+ B c sóng c a các đ nh ph theo giá tr c a tr ng quay. ổ ị ủ ướ ủ ố ỉ

ị

V trí tr ng (đ ) ộ ố 406.430475 982.507774 1645.93514 2085.57308 2260.99511 Màu Cam Vàng Xanh Chàm Tím B c sóng (µm) ướ 0.61249 0.57922 0.54622 0.43193 0.40477

+ Đ ng cong chu n : đ th s ph thu c t ồ ị ự ộ ươ ườ ụ ẩ ng quan gi a đ dài b ữ ộ ướ c

sóng ánh sáng và s ch trên thang ( v trí tr ng ). ố ỉ ố ị

- Các y u t nh h ng đ n phép đo : ế ố ả ưở ế

+ Y u t khách quan : Do nh h ng c a ánh sáng bên ngoài , thi ế ố ả ưở ủ ế ị ắ t b ch n

sáng bên ngoài ch a t t nên ánh sáng sau khi qua lăng kính t i th u kính , t i khe ư ố ớ ấ ớ

ng b nh h ị ả ưở

→ gây nên sai s c a phép đo. ố ủ

+ Y u t ch quan : thao tác đo ch a th t t t. ế ố ủ ậ ố ư

III/ Th o lu n k t qu : ậ ế ả ả

c qua phép đo là đ th s ph thu c c a c ng đ sáng và - K t qu ta thu đ ả ế ượ ồ ị ự ụ ộ ủ ườ ộ

v trí tr ng quay. ố ị

Ta thu đ c 5 đ nh ph .Trong đó,có 3 đ nh ph nh n,rõ còn l i 2 đ nh h i tròn ượ ổ ổ ọ ỉ ỉ ạ ơ ỉ

và không đ c rõ ràng . ượ

- Sau khi xác đ nh đ c các giá tr c a v trí tr ng ng v i các đ nh ph ,quay ị ượ ị ủ ứ ố ớ ổ ị ỉ

tr ng quay đ n các v trí đó quan sát màu s c ánh sáng và so sánh v i quang ph ế ắ ố ớ ị ổ

chu n c a đèn h i th y ngân . Ta th y màu s c quan sát đ c và màu quang ph ẩ ủ ủ ấ ắ ơ ượ ổ

chu n là đ ng nh t và phân bi t khá rõ ràng v i các màu các đ nh ph khác ấ ẩ ồ ệ ớ ở ổ ỉ

nhau.

ng đ i chính xác. → K t qu t ế ả ươ ố

IV/ K t lu n : ế ậ

Ta thu đ c đ th s ph thu c c ng đ sáng vào v trí tr ng và đ ng cong ượ ồ ị ự ộ ườ ụ ộ ố ị ườ

cuong do sang

1400

1200

1000

800

g n a s

600

o d g n o u c

400

200

0

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

vi tri trong (o)

chu n nh hình v : ư ẽ ẩ

Equation

Adj. R-Square

y = A1*exp(-x/t1) + A2*exp(-x/t2) + A3*exp(-x/t3) + y0 0

Value

0.65

buoc song buoc song buoc song buoc song buoc song buoc song buoc song

y0 A1 t1 A2 t2 A3 t3

0.67988 -0.0165 -1318.4304 -0.0165 -1318.4304 -0.0165 -1318.4304

Standard Error -- -- -- -- -- -- --

0.60

buoc song ExpDec3 Fit of buoc song

0.55

0.50

g n o s c o u b

0.45

0.40

500

1000

1500

2000

2500

vi tri trong

V/ tr l i câu h i : ả ờ ỏ

Câu 1 :

- Hi n t ng tán s c ánh sáng là hi n t ệ ượ ệ ượ ắ ề ng m t chùm ánh sáng tr ng truy n ắ ộ

qua lăng kính b phân tách thành các thành ph n đ n s c khác nhau: tia tím b ắ ầ ơ ị ị

l ch nhi u nh t, tia đ b l ch ít nh t. ệ ỏ ị ệ ề ấ ấ

ắ - Tác d ng c a h lăng kính tán s c so v i lăng kính tán s c là: tăng đ tán s c ủ ệ ụ ắ ắ ớ ộ

c a chùm sáng . ủ

Câu 2 :

- Nguyên t c ho t đ ng c a h máy đo quang h c : ủ ệ ạ ộ ắ ọ

4

1

3

2

5

6

7

8

9

Ánh sáng tr ng t ngu n (1) truy n qua kính t quang (2) qua th u kính (3) ắ ừ ề ồ ụ ấ

qua khe vào (4) t ớ ệ ơ i h lăng kính (5) ánh sáng b tán s c thành các ánh sáng đ n ắ ị

ng nhau. s c khác nhau.Các ánh sáng đ n s c khác nhau thì l ch theo các ph ắ ắ ệ ơ ươ

Chùm sáng ti p t c qua khe ra (6) , khe ra (6) cho phép chùm sáng có b c sóng ế ụ ướ

n m trong m t kho ng h p đi qua . Chùm sáng ra qua th u kính (7),t ằ ẹ ả ấ ộ ớ ẫ i m u.

i đi t M t ph n ánh sáng b m u h p th . Ph n còn l ị ẫ ụ ấ ầ ầ ộ ạ ớ ệ i detector gây nên tín hi u

đi n . Tín hi u có c ng đ càng l n n u c ng đ chùm sáng t i càng ệ ệ ườ ế ộ ớ ườ ộ ớ

m nh.B ng cách quay lăng kính nh ng góc khác nhau ,ta có th xác đ nh s ạ ằ ở ữ ể ị ự

ph thu c c a c i detector theo b c sóng ánh sáng. ộ ủ ườ ụ ng đ sáng t ộ ớ ướ

- Các b phân ch y u c a h đo quang h c và vai trò c a chúng : ủ ế ủ ệ ủ ộ ọ

+ H lăng kính tán s c : làm tán s c chùm sáng truy n qua.Ta có th quay ề ể ệ ắ ắ

lăng kính đ thay đ i đ dài b c sóng c a chùm sáng qua khe. ổ ộ ể ướ ủ

+ Khe vào , khe ra : ta có th thu h p hay m r ng b r ng kho ng b ẹ ề ộ ở ộ ể ả ướ c

sóng c a chùm sáng , tăng đ đ n s c c a chùm ra. ộ ơ ắ ủ ủ

+ M u : h p th m t ph n ánh sáng đ n s c truy n t i. ơ ắ ụ ộ ề ớ ấ ầ ẫ

i. + Detector : gây nên tín hi u đi n khi ánh sáng truy n t ệ ề ớ ệ

Câu 3 :

Trong máy đ n s c, có th thay h lăng kính tán s c b ng m t cách t ệ ể ắ ằ ắ ơ ộ ử

nhi u x . S d ng cách t ạ ử ụ ễ ử nhi u x thì chính xác h n nh ng vì khó l p đ t nên ơ ư ễ ạ ặ ắ

trong phòng thí nghi m th ng s d ng h lăng kính. ệ ườ ử ụ ệ

Câu 4:

- Các phép đo có th th c hi n trên m t h quang h c đ nghiên c u tính ể ự ộ ệ ứ ệ ể ọ

ch t c a v t li u : ấ ủ ậ ệ

+ Nghiên c u ph ánh sáng truy n qua c a m u hay chính xác là xác đ nh ủ ứ ề ẫ ổ ị

ph h p th c a m u . ổ ấ ụ ủ ẫ

+ Nghiên c u các tính ch t quang h c c a v t li u nh ph huỳnh quang , ọ ủ ậ ệ ư ứ ấ ổ

ph quang d n . ẫ ổ

- Nguyên t c c a các phép đo : ắ ủ

D a vào s tán s c c a ánh sáng tr ng khi qua lăng kính và đ ng cong ắ ủ ự ự ắ ườ

chu n , ta bi c ng v i v trí góc quay nào c a tr ng thì có b t đ c sóng xác ẩ ế ượ ứ ớ ị ủ ố ướ

đ nh truy n qua m u ề ị ẫ → quang ph h p th c a m u. ổ ấ ụ ủ ẫ

- Các phép đo trên có th cung c p nh ng thông tin v v t li u nh : ề ậ ệ ư ữ ể ấ

Xác đ nh đ ị ượ c thành ph n hóa h c c a m t ch t hay h p ch t ( xác đ nh ộ ọ ủ ầ ấ ấ ợ ị

đ c các nguyên t có m t , hàm l ng c a các nguyên t ),ngoài ra ta còn xác ượ ố ặ ượ ủ ố

c nhi đ nh đ ị ượ ệ ộ t đ mà v t phát ra ... ậ

Câu 5 :

- Cách ghép n i máy tính v i h đo : detector và bi n tr đ ớ ệ ở ượ ố ộ c n i vào m t ế ố

c n i v i máy tính qua card bi n đ i t ng t - s h p k t n i . H p này đ ộ ế ố ộ ượ ố ớ ổ ươ ế ự ố

ADC.

ng t - s : - Nguyên t c bi n đ i t ắ ổ ươ ế ự ố

ng t B chuy n đ i t ể ổ ươ ộ ự ấ sang s – ADC (Analog to Digital Converter) l y ố

m c đi n th vào t ng t sau đó m t th i gian s sinh ra mã đ u ra d ng s ứ ế ệ ươ ự ẽ ầ ạ ộ ờ ố

bi u di n đ u vào t ng t . ể ễ ầ ươ ự

Quá trình chuy n đ i A/D đ ể ổ ượ c th c hi n qua 4 b ệ ự ướ c c b n: l y m u; nh ấ ơ ả ẫ ớ

ng t hóa và mã hóa. Các b m u; l ẫ ượ ử ướ c đó luôn luôn k t h p v i nhau trong ế ợ ớ

m t quá trình th ng nh t. ấ ộ ố

- Cách đo đi n tr c a c m bi n dùng máy tính : ở ủ ả ế ệ

Tr ng quay c a máy đ n s c đ c ghép đ ng tr c v i m t bi n tr con ủ ắ ố ơ ượ ụ ế ồ ớ ộ ở

ế ch y có nhi u vòng . Khi tr ng quay , giá tr đi n tr con ch y và m t đ u bi n ộ ầ ị ệ ề ạ ạ ố ở

tr thay đ i . B ng cách đo giá tr ph n đi n tr ở ệ ằ ầ ổ ị ở này ta có th xác đ nh đ ể ị ượ c

b c sóng ánh sáng i ra c a máy đ n s c . Ánh sáng chi u vào detector làm ướ l ở ố ơ ắ ủ ế

thay đ i giá tr đi n tr c a nó. Detector và bi n tr ị ệ ổ ở ủ ế đ ở ượ ế c n i vào h p k t ố ộ

c n i v i máy tính qua card bi n đ i t ng t s ADC . S n i .H p này đ ộ ố ượ ố ớ ổ ươ ế ự ố ử

ng trình Spectrum đi u khi n quá trình đo. Khi đó ng v i giá tr góc d ng ch ụ ươ ứ ể ề ớ ị

ng ng v i giá tr đi n tr c a c m bi n. c a v trí tr ng s t ủ ị ẽ ươ ứ ở ủ ả ị ệ ế ố ớ

Câu 6 :

- Ý nghĩa c a đ ng cong chu n c a máy c a h đo quang h c : bi ủ ườ ủ ủ ệ ẩ ọ ế t

đ ng cong chu n ta có th tùy ý l y ra các ánh sáng đ n s c b ng cách quay ườ ể ẩ ấ ắ ằ ơ

c sóng mà m u cho tr ng đ n v trí thích h p c a các đ nh ph ta suy ra b ủ ế ố ợ ổ ị ỉ ướ ẫ

truy n qua ,t c ph h p th c a m u. ề ừ đó ta s thu đ ẽ ượ ổ ấ ụ ủ ẫ

- Cách l p đ ng cong chu n : ậ ườ ẩ

S d ng đ ng c cho tr ng quay , khi đó h lăng kính b quay →c ng đ ử ụ ệ ố ộ ơ ị ườ ộ

chùm sáng thay đ i t ng ng ổ ươ ứ →s thay đ i c a đi n tr .Nh s k t n i gi a ữ ệ ờ ự ế ố ổ ủ ự ở

máy tính và h đo . Máy tính s v đ th s ph thu c c a v trí tr ng vào ẽ ẽ ồ ị ự ủ ụ ệ ộ ố ị

ng đ sáng và ghi l i k t qu đo d i d ng t p tin d li u . c ườ ộ ạ ế ả ướ ạ ữ ệ ậ

Quan sát k t qu b ng ch ng trình v đ th Origin,xác đ nh b c sóng ả ằ ế ươ ẽ ồ ị ị ướ

ng v i các đ nh ph b ng cách so sánh v i ph m u .Xây d ng đ th b ứ ồ ị ướ c ổ ẫ ổ ằ ự ớ ớ ỉ

sóng c a các đ nh ph theo giá tr c a v trí tr ng quay,fit đ th b ng m t hàm ồ ị ằ ị ủ ị ủ ổ ộ ố ỉ

thích h p và l p đ ng cong chu n. ậ ườ ợ ẩ

Câu 7 :

ng cong chu n: - Vai trò c a đèn h i th y ngân trong vi c l p đ ủ ệ ậ ườ ủ ơ ẩ

Đèn h i th y ngân phát ra quang ph v ch .Ph phát x c a th y ngân đã ổ ạ ạ ủ ủ ủ ơ ổ

đ c xác đ nh và công b trong các b ng tra c u d ượ ứ ả ố ị ướ ạ i d ng ph m u . N u ghi ổ ẫ ế

đ ượ ơ ắ c quang ph c a đèn h i th y ngân theo s ch trên thang c a máy đ n s c ổ ủ ủ ủ ơ ố ỉ

thì ta có th so sánh v i ph m u và l p đ ổ ẫ ể ậ ớ c đ ượ ườ ơ ng cong chu n c a máy đ n ẩ ủ

s c .ắ

- N u dùng m t ngu n sáng khác cho m c đích l p đ ụ ế ậ ộ ồ ườ ẩ ủ ng cong chu n c a

h quang này thì ngu n sáng đó ph i có đ c đi m : ể ệ ả ặ ồ

+ Đèn phát sáng nh s phóng đi n trong ng ch a m t ch t khí tinh ệ ờ ự ứ ấ ố ộ

khi t ,khi b kích thích trong s phóng đi n phát ra ánh sáng có quang ph v ch . ế ổ ạ ự ệ ị

+ S v ch và b c sóng t ng v ch trong quang ph đ c xác đ nh rõ ràng , ố ạ ướ ổ ượ ừ ạ ị

chính xác.

Câu 8 :

- Ý nghĩa c a vi c thay đ i đ r ng c a khe ra ,khe vào : ổ ộ ộ ủ ủ ệ

Khi thu nh b r ng c a các khe ta có th tăng đ đ n s c c a chùm ra ộ ơ ắ ủ ỏ ề ộ ủ ể → k tế

qu chính xác h n. ả ơ

- Nên ch n b r ng hai khe nh trong kho ng 0.3 mm - 0.6 mm và b r ng hai ề ộ ề ộ ả ọ ỏ

khe b ng nhau. ằ