Описание прибора
Спектрофотометр предназначен для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности прозрачных твёрдых и жидких веществ в видимой части спектра. Оптическая схема его приведена на рис. 43. Она состоит из двух частей: спектральной (двойного монохроматора) и фотоэлектрической. Свет от лампы 1 через конденсор 2, входную щель 3 и объектив 4 проходит диспергирующую призму 5 и разлагается в спектр. Объектив 6 первого монохроматора даёт спектральное изображение входной щели в плоскости средней щели. Средняя щель двойного монохроматора, образованная зеркалом 7 для поворота лучей и ножом 8, вырезает участок спектра, который проходит во второй монохроматор и после вторичного разложения проецируется в плоскость выходной щели 9.
Рис. 43
Принцип действия спектрофотометра основан на нулевом методе и заключается в следующем. В фотометрической части монохроматический пучок света делится призмой Рошона 10 на два плоскополяризованных пучка. Один пучок отсекается диафрагмой 11, другой проходит через призму Волластона 12 и снова делится на два пучка, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Так как на призму Волластона падает плоскополяризованный пучок света, интенсивность пучков света за призмой Волластона определяется угловым положением относительно неё призмы Рошона.
Линза 13 даёт два изображения выходной щели в плоскости полулинз 14, установленных внутри модулятора 15. Пучки поочередно перекрываются вращающимся модулятором таким образом, что интенсивность света в каждом пучке изменяется по трапецеидальной форме и началу открытия одного пучка соответствует начало закрытия другого. Конструкция модулятора и скорость его вращения выбраны так, что световой пучок перекрывается с частотой 50 Гц.
Далее пучки света, прошедшие через контрольный 16 и исследуемый 17 образцы, отклоняются на угол на 900 призмами 18. Через входные окна 19 они попадают в интегрирующий шар 20 и после многократного отражения от его стенок освещают фотоэлемент 21, расположенный за молочным стеклом. Сигнал с фотоэлемента подаётся на вход усилительной системы.
Освещённость фотоэлемента в каждый момент времени определяется суммой потоков, прошедших через контрольный и исследуемый образцы. Если световые потоки равны, освещённость фотоэлемента будет постоянна в любой момент времени, и переменный сигнал на входе усилительной системы будет отсутствовать. При наличии поглощения в исследуемом образце суммарный световой поток на фотоэлементе будет изменяться с частотой 50 Гц, и на входе усилителя появится сигнал такой же частоты. Напряжение переменного сигнала усиливается и подаётся на обмотку якоря электродвигателя отработки, который с помощью фотометрического кулачка поворачивает призму Рошона 10 до тех пор, пока не исчезнет разность световых потоков, вызывающая переменный электрический сигнал на входе усилителя.
Одновременно с поворотом призмы происходит перемещение пера, фиксирующего на бланке коэффициент пропускания или оптическую плотность исследуемого образца.
Изменение длины волны света, выходящего из монохроматора, производится путём перемещения вдоль спектра средней щели 7, 8 монохроматора электродвигателя развёртки спектра; одновременно с этим поворачивается барабан записывающего устройства. Таким образом, на бланке, закреплённом на барабане, записывается график зависимости коэффициента пропускания Т или оптической плотности D исследуемого образца от длины волны.
По указанию преподавателя студенты выполняют одно или несколько заданий. Желательно попросить преподавателя показать на приборе настройку, установку образцов и проведение измерений.