3 Определение коэффициента поглощения активного диэлектрика

Если однородную поглощающую среду осветить пучком монохроматического излучения, то вследствие поглощения интенсивность его уменьшается. Если на образец толщиной d падает свет интенсивностью J₀, то интенсивность прошедшего через него излучения J может быть определена из соотношения, известного под названием закона Ламберта-Бугера:

, (1)

где k - коэффициент поглощения.

Этот закон справедлив только для строго монохроматического излучения, перпендикулярно падающего к поверхности исследуемого вещества и не испытывающего отражения. Отклонение от этого закона может быть вызвано также и неоднородностью поглощающей среды и недостаточной параллельностью пучка излучения.

Согласно выражению (1), определение коэффициента поглощения активного диэлектрика (рубина и стекла с неодимом) практически сводится к измерению пропускаемости J/J₀ оптической плотности lnJ₀/J для данной длины волны излучения:

k = 1/d · lnJ₀/J, (2)

Графическое изображение зависимости коэффициента поглощения исследуемого вещества от длины волны падающего излучения называют спектром поглощения k(λ). Длину волны изображают в ангстремах (Å) или микронах (мкм).

Для определения коэффициента поглощения образца поступают следующим образом.

Пучок света от лампы накаливания (л.н.) модулируется прерывателем и направляется через объект исследования в монохроматор УМ-2. С помощью входной и выходной щелей монохроматора можно изменить интенсивность пучка света. Из монохроматора свет определенной длины волны падает на фотоумножитель, который является приемником излучения. Переменный электрический сигнал с частотой модуляции от фотоумножителя поступает на вход резонансного усилителя У2-4, после чего детектируется в фазе с опорным сигналом синхродетектором СД-1. На входе синхродетектора стоит индикаторный прибор. Отсчет показаний J₀ ω J производится по показаниям индикаторного прибора. Все измерения производятся на переменном сигнале с целью исключения постоянной подсветки.

4 Порядок выполнения работы

1. С разрешения преподавателя включить приборы и дать им прогреться 20-30 минут.

2. Установить напряжение на ФЭУ равное 1100 в.

3. Включить лампу накаливания и модулятор, убрать объект исследования из светового пучка поворотом барабана с объектами по часовой стрелке. По показаниям индикаторного прибора J₀ и барабана монохроматора n снять зависимость J₀(n).

4. Поместить объект на пути светового пучка и снять зависимость J(n) для рубина и для стекла с неодимом.

5. Выключить питание ФЭУ, модулятор, лампу накаливания, а затем остальные приборы.

6. Произвести необходимые вычисления и обработать результата согласно заданию.

5 Задание

1. По указанию преподавателя произвести градуировку монохроматора и построить градуированную кривую или построить градуировочный график монохроматора УМ-2 по таблице 1.

2. Снять кривую зависимость J₀(λ). Результаты занести в таблицу и 2.

3. Снять кривую спектрального поглощения J(λ) для рубина и стекла с неодимом. Результаты занести в таблицу 3 и 4. Построить зависимости J(λ) для исследуемых образцов.

4. Измерить толщину образцов.

5. По результатам таблицы 2 построить зависимость J₀(λ).

6. Вычислить и построить спектры поглощения k(λ) для указанных образцов по результатам таблиц 3 и 4 по зависимости J(λ).

Таблица 1

Длина волны λ в Å	Отсчет по шкале барабана длин волн, град
6907 Hg кр.	2891
5852 Ne ор.	2490
5770 Hg жел.	2445
5461 Hg зел.	2265
4916 Hg гол.	1842
4358 Hg оин.	1178
4066 Hg фиол.	625

Таблица 2

J0 (дел)	n (дел. бараб.)	λ (мкм)

Таблица 3

J (дел)	n (дел. бараб.)	λ (мкм)	lnJ0/J	k (см-1)
рубин

Таблица 4

J (дел)	n (дел. бараб.)	λ (мкм)	lnJ0/J	k (см-1)
стекло с неодимом