В этой части работы необходимо определить, растворы каких из веществ - родамин 6Ж, КMnО4 или CuS04 - находятся в кюветах N 1,2,3. Зависимость коэффициентов поглощения этих веществ от длины волны схематически показана на рис.7. Родамин 6Ж имеет одну полосу поглощения в середине видимой области спектра, КMnО4-- 5 более узких полос, а CuS04 - одну широкую полосу, начинающуюся в красной области спектра и простирающуюся за пределы видимого света в инфракрасную область. При прохождении через кювету с раствором излучение лампы К-12 с длинами волн, лежащими в пределах какой-либо полосы поглощения раствора, будет в этой полосе поглощаться. В результате в соответствующем месте спектра, наблюдаемого через окуляр, интенсивность излучения будет сильно ослаблена, т.е. будет наблюдаться тёмная полоса.
Качественный абсорбционный анализ растворов выполняется в следующем порядке.
1. Установите на оптический рельс за конденсором лампу накаливания
К-12. Включите ее тумблером на блоке питания.
2. Перемещая лампу по рельсу и работая юстировочными винтами конденсора, сфокусируйте изображение нити лампы в перекрестие колпачка, надетого на вход коллиматора. Закрепите лампу на рельсе. Окончательную фокусировку осуществите с помощью юстировочных винтов конденсора. Снимите колпачок со входа коллиматора.
3. Наблюдая спектр излучения лампы через окуляр и, вращая барабан монохроматора, убедитесь, что спектр является сплошным, т.е. в нём присутствует излучение всех длин волн от фиолетовой до красной областей, за которыми излучение отсутствует (границы спектра).
4. Для фиолетовой и красной границ спектра снимите отсчёты по барабану коллиматора и занесите в таблицу 5. Рассчитайте j ср и, пользуясь градуировочным графиком, определите длины волн, соответствующие границам видимого сплошного спектра.
5. Поместите поочерёдно кюветы N 1,2,3 на столик между монохроматором и конденсором. Просмотрите через окуляр спектр излучения, прошедшего через каждую из кювет, и, используя данные рис.7, определите раствор какого вещества находится в каждой кювете.
6. Установите на столик кювету с раствором родамина 6Ж. Совместите с указателем окуляра последовательно коротковолновую и длинноволновую границы полосы поглощения, снимите соответствующие отсчёты по барабану и занесите данные в табл.6. По градуировочному графику определите длины волн, соответствующие границам полосы поглощения.
Рис.7. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны для трёх веществ: родамин 6Ж, KMn04, CuS04
Таблица 5. Границы видимого сплошного спектра лампы К-12
| Фиолетовая | Красная | ||||||
| Отсчёт по барабану (деления) | λ, нм | Отсчёт по барабану (деления) | λ, нм | ||||
| φ1 | φ2 | φср | φ1 | φ2 | φср | ||
7. Для кюветы с раствором КМп04 снимите отсчёты по барабану и определите длины волн, соответствующие центрам всех полос поглощения. Результаты внесите в таблицу 7.
8. Снимите отсчёт по барабану и определите длины волн, соответствующие границам спектра излучения лампы К-12, прошедшего через кювету с раствором CuS04. Занесите данные в таблицу 8. Сделайте вывод о том, излучение каких длин волн поглощается этим раствором.
9. Выключите последовательно тумблера "Лампа К-12" и "Сеть" блока питания. Наденьте колпачок на вход коллиматора.
10. Результаты измерений покажите преподавателю.
Таблица 6. Положение полосы поглощения раствора
Родамина 6Ж (кювета N...)
| Границы полосы | Отсчёт по барабану (деления) | |||
| φ1 | φ2 | φср | λ (нм) | |
| коротковолновая | ||||
| длинноволновая |
Таблица 7. Центры полос поглощения раствора KMnO4,
(кювета N...)
| Номер полосы | Отсчёт по барабану (деления) | λ (нм) | |||
| φ1 | φ2 | φср | |||
Таблица 8. Границы спектра излучения, прошедшего через раствор CuS04 (кювета N...)
| Граница спектра | Отсчёт по барабану (деления) | λ (нм) | ||
| φ1 | φ2 | φср | ||
| коротковолновая | ||||
| длинноволновая |
Вывод: раствор CuS04 поглощает излучение в области длин волн...........
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое спектральный анализ? Назовите его разновидности.
2. Типы спектров излучения и поглощения.
3. Способы возбуждения свечения вещества.
4. Оптическая схема и методика проведения эмиссионного и абсорбционного спектрального анализа в данной работе.
5. Качественный и количественный спектральный анализ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б.М.Яворский. А.А.Детлаф. Курс физики, т.З. - М.: Высшая школа, 1971 г. §§ 7.3; 13.3; 13.4; 15.5.
2. И.В.Савельев. Курс общей физики, т.2. - М.: Наука, 1982 г. § 145.
3. И.В.Савельев. Курс общей физики, т. З. - М.: Наука, 1979 г. §§ 12; 40; 53.