Измерение спектра отражения осуществляется на спектроколориметре “Color – Eye” фирмы JDL (США). Прибор состоит из трех основных частей: блока питания и источника света, монохроматора, регистрирующего устройства. Оптическая схема прибора приведена на рисунке 4.2. Образец, помещенный в держатель интегрирующей сферы, диффузно облучается светом лампы накаливания. Интегрирующая сфера рассеивает падающий свет и направляет его на поверхность образца и эталона. Отраженный от этих поверхностей под определенным углом свет, пройдя через монохроматор (интерференционные светофильтры), принимается фотоумножителем. Возникающий в электрической цепи фототок усиливается и регистрируется измерительным пробором. При измерении используется компенсационный метод.
 |
Измерения коэффициентов отражения производятся относительно белого эталона, и во многом определяются его качеством.
 |
Порядок работы на приборе:
1.Подготовить спектрометр к работе.
1.1. Проверить положение тумблеров: включение сети положение “Power”, включение лампы OFF; выставить цифровой диск управления оптической целью на 100.00 ед., положение тумблера шкал – “Lamp”, ручка управления светофильтрами на “Y”. Вставить в окно интегрирующей сферы белый витролитовый эталон “Standard” и образец.
1.2. Включить прибор в электрическую сеть, повернуть ручку “Power” в положение “ON” и прогреть прибор в течение 5 минут.
1.3. По истечении 5 минут включить осветительную лампу и систему ее охлаждения, для чего необходимо повернуть ручку “Light” в положение “ON”. После включения лампы прибор выходит на режим ещё в течение 5 минут.
2. Съёмка спектра отражения.
2.1. Выставить ручку управления светофильтрами на 400 нм.
2.2. Повернуть переключатель шкал “Lamp” из положения “Lamp” в положение “Low”. При этом стрелка измерительного прибора отклонится от своего среднего значения.
2.3. Вывести вращением цифрового диска стрелку измерительного прибора на 100 ед. и переписать с цифрового диска значение коэффициента отражения.
2.4. Повторить операции 2.1-2.3 для всех длин волн. Переключать шкалы управления светофильтрами при положении тумблера “Lamp”.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ! вынимать образец и эталон из интегрирующей сферы при включенном приборе.
2.5. После окончания работы повторить перечисленные операции в обратной последовательности и проверить соответствие тумблеров положению, указанному в п. 1.1.
ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ
1.Ознакомиться с порядком работы.
2. Получить спектры поглощения исследуемых образцов.
3. Определить по экспериментальному спектру ширину запрещенной зоны. Для этого построить дифференциальный график, т.е., зависимость d K /d l от l, и определить длину волны при которой происходит наибольшее изменение K. Найти, что это за вещество и к какому классу твердых тел его можно отнести.
4. Оценить погрешности измерения К и определения величины Δ.
ВОПРОСЫДЛЯ КОНТРОЛЯ
1. Почему образуются энергетические зоны в кристаллах?
2. Какими уравнениями можно описать состояние электрона в кристалле?
3. Как можно определить число уровней в энергетической зоне?
4. Каково зонная структура металлов, полупроводников, диэлектриков?
5. Как экспериментально можно, используя спектроколориметрические методы, определить ширину запрещенной зоны?
6. К какому классу веществ можно отнести исследуемое вещество?
ЛИТЕРАТУРА
1. Свирский М.С. электронная теория вещества. М.: Просвещение, 1980
2. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высшая школа, 1977