Báo cáo thí nghiệm: Khảo sát hệ quang học và lập đường cong chuẩn của máy đơn sắc

Chia sẻ: Trinh Lan Hoa Hoa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

481
lượt xem 53
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lăng kính và trống được ghép đồng trục với nhau nên quay trống làm quay lăng kính,góc quay được chỉ thị trên thang chia độ của trống.Nhờ cách ghép nối máy tính với hệ đo và chương trình SPECTRUM điều khiển quá trình đo ta có thể lập được đồ thị sự phụ thuộc của cường độ chùm sáng đơn sắc và vị trí trống quay.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo thí nghiệm: Khảo sát hệ quang học và lập đường cong chuẩn của máy đơn sắc

BAO CAO THÍ NGHIÊM ́ ́ ̣ Tên bai thí nghiêm: KHẢO SÁT HỆ QUANG HỌC VÀ LẬP ĐƯỜNG ̀ ̣ CONG CHUẨN CỦA MÁY ĐƠN SẮC ́ Nhom: 2 Các sinh viên: Nguyễn Chí Hiến Lơp: CLC – K58 ́ Trịnh Thị Lan Hoa Nguyễn Thư Sinh ̀ ́ Ngay 4 thang 11 năm 2011 I / Tóm tắt nội dung : - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động,cấu tạo của hệ quang học dùng máy đơn sắc. - Lập đường cong chuẩn của máy đơn sắc. Lăng kính và trống được ghép đồng trục với nhau nên quay trống làm quay lăng kính,góc quay được chỉ thị trên thang chia độ của trống.Nhờ cách ghép nối máy tính với hệ đo và chương trình SPECTRUM điều khiển quá trình đo ta có thể lập được đồ thị sự phụ thuộc của cường độ chùm sáng đơn sắc và vị trí trống quay. Vẽ lại đồ thị bằng Orign,xác định ứng với các đỉnh phổ so sánh với phổ mẫu. Xây dựng đồ thị bước sóng của đỉnh phổ theo vị trí trống quay. Fit đồ thị bằng hàm thích hợp và lập đường cong chuẩn. II/ Kết quả - Điều kiện thực hiện phép đo :tại nhiệt độ phòng. - Kếp quả thu được qua phép đo : + Đồ thị sự phụ thuộc của cường độ sáng và vị trí trống quay. + Bước sóng của các đỉnh phổ theo giá trị của trống quay.
Vị trí trống (độ) Bước sóng (µm) Màu 406.430475 Cam 0.61249 982.507774 Vàng 0.57922 1645.93514 Xanh 0.54622 2085.57308 Chàm 0.43193 2260.99511 Tím 0.40477 + Đường cong chuẩn : đồ thị sự phụ thuộc tương quan giữa độ dài bước sóng ánh sáng và số chỉ trên thang ( vị trí trống ). - Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo : + Yếu tố khách quan : Do ảnh hưởng của ánh sáng bên ngoài , thi ết b ị ch ắn sáng bên ngoài chưa tốt nên ánh sáng sau khi qua lăng kính tới th ấu kính , t ới khe bị ảnh hưởng → gây nên sai số của phép đo. + Yếu tố chủ quan : thao tác đo chưa thật tốt. III/ Thảo luận kết quả : - Kết quả ta thu được qua phép đo là đồ th ị sự ph ụ thuộc c ủa cường đ ộ sáng và vị trí trống quay. Ta thu được 5 đỉnh phổ.Trong đó,có 3 đỉnh phổ nhọn,rõ còn lại 2 đ ỉnh h ơi tròn và không được rõ ràng . - Sau khi xác định được các giá trị của vị trí trống ứng với các đ ỉnh ph ổ,quay trống quay đến các vị trí đó quan sát màu sắc ánh sáng và so sánh v ới quang ph ổ chuẩn của đèn hơi thủy ngân . Ta thấy màu sắc quan sát được và màu quang ph ổ chuẩn là đồng nhất và phân biệt khá rõ ràng với các màu ở các đỉnh ph ổ khác nhau. → Kết quả tương đối chính xác. IV/ Kết luận :
Ta thu được đồ thị sự phụ thuộc cường độ sáng vào v ị trí tr ống và đ ường cong chuẩn như hình vẽ : cuong do sang 1400 1200 1000 cuong do sang 800 600 400 200 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 o vi tri trong ( )
Equation y = A1*exp(-x/t1) + A2*exp(-x/t2) + A 3*exp(-x/t3) + y0 Adj. R-Square 0 Value Standard Error 0.65 buoc song y0 0.67988 -- buoc song A1 -0.0165 -- buoc song t1 -1318.4304 -- buoc song A2 -0.0165 -- buoc song t2 -1318.4304 -- buoc song A3 -0.0165 -- buoc song t3 -1318.4304 -- 0.60 buoc song ExpDec3 Fit of buoc song 0.55 buoc song 0.50 0.45 0.40 500 1000 1500 2000 2500 vi tri trong V/ trả lời câu hỏi : Câu 1 : - Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm ánh sáng trắng truy ền qua lăng kính bị phân tách thành các thành phần đơn sắc khác nhau: tia tím b ị lệch nhiều nhất, tia đỏ bị lệch ít nhất. - Tác dụng của hệ lăng kính tán sắc so với lăng kính tán s ắc là: tăng đ ộ tán s ắc của chùm sáng . Câu 2 : - Nguyên tắc hoạt động của hệ máy đo quang học : 4 1 3 2 5
6 7 8 9 Ánh sáng trắng từ nguồn (1) truyền qua kính tụ quang (2) qua thấu kính (3) qua khe vào (4) tới hệ lăng kính (5) ánh sáng bị tán sắc thành các ánh sáng đơn sắc khác nhau.Các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì lệch theo các ph ương nhau. Chùm sáng tiếp tục qua khe ra (6) , khe ra (6) cho phép chùm sáng có b ước sóng nằm trong một khoảng hẹp đi qua . Chùm sáng ra qua th ấu kính (7),t ới m ẫu. Một phần ánh sáng bị mẫu hấp thụ . Phần còn lại đi tới detector gây nên tín hiệu điện . Tín hiệu có cường độ càng lớn nếu cường độ chùm sáng tới càng mạnh.Bằng cách quay lăng kính ở những góc khác nhau ,ta có th ể xác định s ự phụ thuộc của cường độ sáng tới detector theo bước sóng ánh sáng. - Các bộ phân chủ yếu của hệ đo quang học và vai trò của chúng :
+ Hệ lăng kính tán sắc : làm tán sắc chùm sáng truyền qua.Ta có th ể quay lăng kính để thay đổi độ dài bước sóng của chùm sáng qua khe. + Khe vào , khe ra : ta có thể thu hẹp hay mở rộng bề rộng khoảng bước sóng của chùm sáng , tăng độ đơn sắc của chùm ra. + Mẫu : hấp thụ một phần ánh sáng đơn sắc truyền tới. + Detector : gây nên tín hiệu điện khi ánh sáng truyền tới. Câu 3 : Trong máy đơn sắc, có thể thay hệ lăng kính tán sắc bằng một cách tử nhiễu xạ. Sử dụng cách tử nhiễu xạ thì chính xác hơn nh ưng vì khó l ắp đ ặt nên trong phòng thí nghiệm thường sử dụng hệ lăng kính. Câu 4: - Các phép đo có thể thực hiện trên một hệ quang học để nghiên cứu tính chất của vật liệu : + Nghiên cứu phổ ánh sáng truyền qua của mẫu hay chính xác là xác định phổ hấp thụ của mẫu . + Nghiên cứu các tính chất quang học của vật li ệu nh ư ph ổ huỳnh quang , phổ quang dẫn . - Nguyên tắc của các phép đo : Dựa vào sự tán sắc của ánh sáng trắng khi qua lăng kính và đường cong chuẩn , ta biết được ứng với vị trí góc quay nào của trống thì có b ước sóng xác định truyền qua mẫu → quang phổ hấp thụ của mẫu. - Các phép đo trên có thể cung cấp những thông tin về vật liệu như : Xác định được thành phần hóa học của một chất hay hợp chất ( xác định được các nguyên tố có mặt , hàm lượng của các nguyên tố ),ngoài ra ta còn xác định được nhiệt độ mà vật phát ra ...
Câu 5 : - Cách ghép nối máy tính với hệ đo : detector và bi ến trở đ ược n ối vào m ột hộp kết nối . Hộp này được nối với máy tính qua card biến đổi tương t ự - s ố ADC. - Nguyên tắc biến đổi tương tự - số : Bộ chuyển đổi tương tự sang số – ADC (Analog to Digital Converter) lấy mức điện thế vào tương tự sau đó một thời gian sẽ sinh ra mã đầu ra dạng s ố biểu diễn đầu vào tương tự. Quá trình chuyển đổi A/D được thực hiện qua 4 bước cơ bản: l ấy m ẫu; nh ớ mẫu; lượng tử hóa và mã hóa. Các bước đó luôn luôn kết h ợp với nhau trong một quá trình thống nhất. - Cách đo điện trở của cảm biến dùng máy tính : Trống quay của máy đơn sắc được ghép đồng trục với một bi ến trở con chạy có nhiều vòng . Khi trống quay , giá trị đi ện trở con ch ạy và m ột đ ầu bi ến trở thay đổi . Bằng cách đo giá trị phần điện trở này ta có th ể xác đ ịnh đ ược bước sóng ánh sáng ở lối ra của máy đơn sắc . Ánh sáng chi ếu vào detector làm thay đổi giá trị điện trở của nó. Detector và biến trở được nối vào hộp kết nối .Hộp này được nối với máy tính qua card biến đổi tương t ự s ố ADC . S ử dụng chương trình Spectrum điều khiển quá trình đo. Khi đó ứng với giá trị góc của vị trí trống sẽ tương ứng với giá trị điện trở của cảm biến. Câu 6 : - Ý nghĩa của đường cong chuẩn của máy của hệ đo quang học : biết đường cong chuẩn ta có thể tùy ý lấy ra các ánh sáng đơn sắc bằng cách quay trống đến vị trí thích hợp của các đỉnh phổ ta suy ra b ước sóng mà m ẫu cho truyền qua ,từ đó ta sẽ thu được phổ hấp thụ của mẫu.
- Cách lập đường cong chuẩn : Sử dụng động cơ cho trống quay , khi đó hệ lăng kính b ị quay →cường độ chùm sáng thay đổi tương ứng →sự thay đổi của điện trở .Nhờ sự kết nối giữa máy tính và hệ đo . Máy tính sẽ vẽ đồ thị s ự ph ụ thuộc c ủa v ị trí tr ống vào cường độ sáng và ghi lại kết quả đo dưới dạng tập tin dữ liệu . Quan sát kết quả bằng chương trình vẽ đồ thị Origin,xác định bước sóng ứng với các đỉnh phổ bằng cách so sánh với phổ mẫu .Xây dựng đồ th ị bước sóng của các đỉnh phổ theo giá trị của vị trí trống quay,fit đồ thị bằng một hàm thích hợp và lập đường cong chuẩn. Câu 7 : - Vai trò của đèn hơi thủy ngân trong việc lập đường cong chuẩn: Đèn hơi thủy ngân phát ra quang phổ vạch .Phổ phát xạ của thủy ngân đã được xác định và công bố trong các bảng tra cứu dưới dạng ph ổ mẫu . N ếu ghi được quang phổ của đèn hơi thủy ngân theo số chỉ trên thang của máy đơn sắc thì ta có thể so sánh với phổ mẫu và lập được đường cong chuẩn c ủa máy đơn s ắc . - Nếu dùng một nguồn sáng khác cho mục đích l ập đ ường cong chu ẩn c ủa hệ quang này thì nguồn sáng đó phải có đặc điểm : + Đèn phát sáng nhờ sự phóng điện trong ống chứa một chất khí tinh khiết ,khi bị kích thích trong sự phóng điện phát ra ánh sáng có quang phổ vạch . + Số vạch và bước sóng từng vạch trong quang phổ được xác định rõ ràng , chính xác. Câu 8 : - Ý nghĩa của việc thay đổi độ rộng của khe ra ,khe vào : Khi thu nhỏ bề rộng của các khe ta có thể tăng độ đơn sắc của chùm ra → kết
quả chính xác hơn. - Nên chọn bề rộng hai khe nhỏ trong khoảng 0.3 mm - 0.6 mm và b ề rộng hai khe bằng nhau.