Исследование зависимости коэффициента поглощения жидкости от длины волны. Поглощение света. закона Бугера – Бэра

Страницы работы

6 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт

( технический университет)

Кафедра общей и технической физики.

ОПТИКА

Отчет о проделанной работе.

Лабораторная работа №3.3:

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫ».

                                                                   Группа: ГС-01-1

                                                                             Студент:

Преподаватель: доцент                             

Санкт-Петербург

2002 год

Краткое теоретическое содержание.

1.  Поглощением света называется явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения, имеющего другой спектральный состав и иные направления распространения (фотолюминисценция).

Ослабление светового потока при учете только рассеяния и поглощения света описывается формулой закона Бугера – Бэра:

, где: I0 – световой поток, вошедший в поглощающий слой; I – вышедший световой поток; l – толщина слоя; k¢-  коэффициент рассеяния; k - коэффициент поглощения.

Величина  называется пропусканием. Величина, обратная пропусканию, - ослаблением. Коэффициенты k и k¢ характеризуют свойства вещества и, как правило, зависят от длины волны распространяющегося в веществе света.

2.  Отражение света. На границе раздела двух сред свет может частично отразиться и распространяться в первой среде по новому направлению, а также частично пройти через границу раздела и распространиться во второй среде.

Закон отражения: «Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения n равен углу падения a ».

3.  Когерентные источники – это источники волн с одинаковой частотой и постоянной во времени разностью фаз.

4.  Длина волны монохроматического света – это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. 

5.  Лазер – или оптический квантовый генератор. Физической основой работы лазера служит  явление индуцированного излучения. Система атомов с инверсной населенностью уровней способна не только усиливать, но и генерировать электромагнитное излучение. Для работы в режиме генератора необходима положительная обратная связь, при которой часть сигнала с выхода устройства подается на его вход. Для этого активная среда, в которой создается инверсная населенность уровней, располагается в резонаторе, состоящем из двух параллельных зеркал. В результате одного из спонтанных переходов атома с верхнего уровня на нижний возникает фотон.

6.  Рассеянием света называется явление преобразования света веществом, сопровождающееся изменением распространения света и проявляющееся как несобственное свечение вещества. Это свечение обусловлено вынужденными колебаниями электронов в атомах рассеивающей среды под действием падающего света. Рассеяние света происходит в оптически неоднородной среде, показатель преломления которой нерегулярно изменяется от точки к точке вследствие флуктуации плотности среды либо за счет присутствия в среде инородных малых частиц. В первом случае рассеяние называется молекулярным рассеянием, а во втором – рассеянием света в мутной среде.

7.  Интенсивностью света в данной точке пространства (I) называется модуль среднего по времени значения плотности потока энергии, переносимой световой волной.

     Плотность потока электромагнитной энергии определяется вектором Умова-Пойнтинга (S):

Измеряется интенсивность либо в энергетических единицах

(например в  Вт/м), либо в световых единицах, носящих название «люмент на квадратный метр».

Модуль и амплитуду векторов E и H в электромагнитной волне связаны соотношением:

, отсюда,

, где

n – показатель преломления  среды, в которой распространяется волна;

E – напряженность электрического поля;

H - напряженность магнитного поля.

Таким образом,  пропорционально :

Модуль среднего значения вектора Пойнтинга пропорционален .

Поэтому можно записать, что

Следовательно, интенсивность света пропорциональна показателю преломления и квадрату амплитуды световой волны.

Заметим, что при рассмотрении распространения света в однородной среде можно считать, что интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды световой волны

Однако в случае прохождения света через границу раздела сред выражение для интенсивности, не учитывающее множитель n, приводит к несохранению светового потока.

Оптическая схема установки .

 


 


1-  лампа накаливания,                            

2-  кювента с исследуемым слоем,

3-  монохроматор,

4-  селеновый фотоэлемент,

5-  микроамперметр,

6-  шунт,

7-  блок питания,

8-  входная щель монохроматора,

9-  объектив,

10-  призма,

11-  поворотный барабан,

12-  объектив,

13-  выходная щель,

14-  держатель,

15-  заслонка,

16-  лампочка освещения шкалы барабана,

17-  тумблер освещения 16.

Результаты измерений и вычислений.

Таблица 1.

Деление барабана

l

определяется по графику

Толстая кювета

Тонкая кювета

1

I1

2

I2

Å

см

Дел.

см

Дел.

м-1

1

2000

5080

5

1

0.5

1

1,00

0,00

0,0

2

2050

5140

1

2

2,00

0,30

15,3

3

2100

5200

1

7

7,00

0,85

43,5

4

2150

5280

1

17

17,00

1,23

62,7

5

2200

5340

2

32

16,00

1,20

61,2

6

2250

5420

4

49

12,25

1,09

55,6

7

2300

5500

7

63

9,00

0,95

48,5

8

2350

5560

10

66

6,60

0,82

41,8

9

2400

5660

12

69

5,75

0,76

38,8

10

2450

5740

13

67

5,15

0,71

36,2

11

2500

5840

14

58

4,14

0,62

31,6

12

2550

5940

12

45

3,75

0,57

29,1

13

2600

6040

9

30

3,33

0,52

26,5

14

2650

6140

6

17

2,83

0,45

23,0

15

2700

6280

3

9

3,00

0,48

24,5

16

2750

6400

2

4

2,00

0,30

15,3

17

2800

6540

1

2

2,00

0,30

15,3

18

2850

6700

1

2

2,00

0,30

15,3

19

2900

6900

1

1

1,00

0,00

0,0

Основные расчетные формулы.

1) Формула для определения коэффициента поглощения k(l). Для удобства вычислений переходим к десятичным логарифмам:

где l1 =5 см - толщина поглощающего слоя,

l2 =0,5 см - толщина менее толстого поглощающего слоя того же вещества,

I1показания микроамперметра при пропускании света через более

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
180 Kb
Скачали:
0