玻璃7-玻璃的透光率.ppt

实验七玻璃透过率和光谱的测定
光通过玻璃时由于部分光能被玻璃吸收,因此透过玻璃的光能会有所降低。
玻璃吸收了光能以后,组成中某些原子中的电子被激发,从较低的能级(E1)跃迁到较高的能级(E2)。若二能级的能量差(E2-E1)等于可见光(波长约为400~760nm)的能量时,玻璃就呈现了颜色。若二能级的能量差(E2- E1) 大于可见光的能量时,玻璃一般是无色的。
概述
不同波长的光具有不同的颜色,其光量子的能量也不相同。由于原子结构中不同电子跃迁的能级不同,对可见光中不同波长的光产生选择性吸收:对某些波长的光吸收强,而对另一些波长的光则吸收弱或不吸收。当自然白光照射有色玻璃时,因选择性吸收而使透过玻璃的光的组成发生了改变。有色玻璃所呈现的颜色实质上是被吸收光的补色即透过光的颜色。
因此,透过光的波长及数量决定了玻璃的颜色、纯度及亮度,是鉴定有色玻璃的重要依据。
本实验采用721型分光光度计测定有色光学玻璃在不同波长光照射下的透过率。
颜色的补色
一、实验原理
物质对单色光的吸收可用Beer-Lambert定律予以定量说明。
当一束强度为I0的单色光通过有色溶液时,由于选择性吸收,透射光的强度减弱为I,透射的强度随光路中吸光的质点数量的增多而减弱,当光通过时,溶液中每一小份吸光质点dn都按一定比值K吸收通过它的光量I中的一定分量dI,即
当吸光质点的量从0增大到N时,透射光的强度从I0减弱到I,将上式积分:
得或
I=I0e-KN I=I010-K´N
T=I/I0称为透光率,其值不大于1,常用百分数表示。
N值与着色浓度C、光照截面S及光路长度(试样厚度)L成正比,S取其为定值。比例系数以表示,则 K´N= CL ,即
-lgT= CL 或 I=I0·10-CL
此式即为Beer—Lambert定律的表达式。
实际应用中为了方便,用E代表-lgT,称为吸收度或消光值,若用A代表-lgT,则称为光密度,E与A的物理意义完全相同。
E=CL
称为吸收系数,表示吸光物质在单位浓度及单位厚度的吸收度,是物质的特性常数,在一定条件(单色光的波长、溶剂、温度等)下是一定值。
Beer-Lambert定律适用于可见光、紫外线和红外线,还适用于溶液、气体和均质固体,但是只适用于单色光,因为在混合的复色光下,物质对不同波长的光吸收的程度是不同的。
根据Beer-Lambert定律,通过透光率与单色光波长的关系——透射光谱曲线,可鉴定有色玻璃的颜色及确定合适的着色剂用量。
二、仪器装置
721型分光光度计采用自准式光路,单光束方法,波长范围为360—800nm,其光学系统如图所示。
由光源灯1发出的连续辐射光谱,射到聚光镜2上会聚后再通过平面镜7转角90°,反射到入射狭缝6及单色器内,狭缝6正好位于球面准直镜4的焦点平面上,当入射光经准直镜4反射后,以一束平行光射向棱镜3(棱镜的背面镀铝),光在棱镜中色散,棱镜角处于最小偏向角,色散后的单色光在铝面上反射,依原路至准直镜,再反射汇聚在狭缝上,经光栏8调节光量,射到聚光镜9,聚光后进入比色皿10中,透过试样到光电管13,所产生的光电流大小表示试样对相应波长光的透过率。转动分光光度计棱镜3的角度,可调节射入狭缝的光的波长,以此来选择单色光。
三、实验步骤
(一)试样制备
选择无缺陷的玻璃,试样切裁、研磨抛光后成50mm×14mm×2mm片状试样,用酒精擦洗,并用镜头纸擦净。
(二)测试步骤
(1)手持试样边缘,将其嵌入弹性夹内,,使其紧靠比色器座壁;
(2)在仪器尚未接通电源时,用电表校正螺丝调节电表指针,使其在“0”刻度线上;
(3)接通稳压电源,打开仪器开关,打开比色器暗盒盖,将仪器灵敏度放在“1”位。调节“0”电位器使电流表指针在“0”刻度线上,仪表预热20min后,旋转“”旋纽选择需用的波长,用“0”电位器使电表指针准确处于“0”到度线上。
(4)使比色器座处于空气空白校正位置,,光电管受光、调节“100%”电位器,使电表指针准确处于100%处。
(5)放大器灵敏度有五档,是逐步增加的,其选择原则是保证在校正时能良好地调节“100%”电位器。在能使指针至满度线的情况下,尽可能地采用灵敏度较低的档,这样仪器将有更高的稳定性。所以使用时一般置于“1”档,只有当灵敏度不够时再逐级升高,但改变灵敏度后需重新校正“0”位及“100%”。
(6)按(3),(4)步骤连续几次调“0”和“100”后无变动,即可以进行测定。
(7)将待测试样推入光路,电流表指针所指示值即为某波长光下的透过率T,或光密度A,其中A=-lgT。
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