毕业论文-以高锰酸钾溶液为例探索wgd-3型组合式多功能光栅光谱仪的工作原理及应用

毕业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 -以高锰酸钾溶液为例探索wgd-3型组合式多功能光栅光谱仪的工作原理及应用 实验论文 以高锰酸钾溶液为例探索WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的工作原理及应用 系 别 资源与材料学院 专 业 环境科学 班 级 91102 姓 名 王雪廷 指导教师 郭献章 2012年11月25日 摘 要 本实验通过用汞灯照射测量不同浓度高锰酸钾溶液透过率和吸光度，并将所得低压汞灯的特征光谱的实验值与理论值进行比较，进一步了解WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的工作原理及应用。 关键词:光栅光谱仪;原理;应用 1.引言 1.1研究背景 光谱 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 是现在物理、化学等领域研究分子和原子的重要手段，目前，绝大部分原子结构的知识是源自对各种原子光谱的研究。通过光谱研究，可以得到所研究的物质元素组分和原子内部的能级结构以及其间相互作用等方面的信息。在光谱分析中，用于分光的的光谱仪和检测光所用的光检测器对分析结果有着至关重要的作用[1]。WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪是大学物理教学领域广泛使用的测量物质吸收光谱的实验仪器。 1.2研究 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 通过测量不同浓度的高锰酸钾溶液的吸光度和透过率，在实践中了解仪器的使用方法。结合相关资料了解其工作原理和用途。 1.3研究结果及意义 深入了解光栅光谱仪的工作原理，在日后的研究中更方便地应用其进行相关实验数据的测定与分析，并且为以后研制出更优更强的光栅光谱仪做足准备。 2.实验部分 2.1.仪器与试剂 2.1.1仪器简介 WGD-8型仪器有两路出射狭缝分别用光电倍增管与CCD接收，WGD-8A型光谱仪是专门为大学的氢氘实验、钠光谱实验设计的仪器，选用优质光电倍增管、光栅、狭缝。确保分辨率达到0.06nm。 (1)参数范围 波长范围 光电倍增管接收 200-800nm 第 1 页 共 2 页 CCD接收 300-900nm 焦 距 500mm 狭 缝 宽度0-2mm连续可调 示值精度0.01mm 相对孔径 D/F=1/7 波长精度 ?0.4nm 波长重复性 0.2nm 分 辨 率 优于0.1nm 杂 散 光 ?10-3 外形尺寸 560*380*230mm 重 量 30kg WGD-8A型 波长范围 光电倍增管接收 200-660nm CCD接收 320-900nm 焦 距 500mm 狭 缝 宽度0-2mm连续可调 示值精度0.01mm 相对孔径 D/F=1/7 波长精度 ?0.4nm 波长重复性 0.2nm 分 辨 率 优于0.06nm 杂 散 光 ?10-3 外形尺寸 560*380*230mm 重 量 30kg (2)结构及原理 光栅光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱检测装置。由入射狭缝S1、 准直球面反射镜M1、光栅G、聚焦球面反射镜M2以及输出狭缝S2构成的。 衍射光栅:在一块平整的玻璃或金属材料表面刻画出一系列平行、等距的刻线， 然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构成一块反射试验射光栅。相 第 2 页 共 3 页 邻刻线的间距d称为光栅常数，通常刻线密度为每毫米数百至数十万条，刻线方向与光谱仪狭缝平行。入射光在经光栅衍射后，相邻刻线产生的光程差。光栅方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d联系起来，为入射光波长，m为衍射级次，取等整数。入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号，在法线两侧时取负号。 图1 光栅光谱仪内部结构 接下来就是记录光栅光谱仪的光谱问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，如果入射光为正入射，衍射角度随波长的变化关系，称为光栅的角色散特性，当入射角给定时，可以由光栅方程导出，复色入射光进入狭缝S1后，经M2变成复色平行光照射到光栅G上，经光栅色散后，形成不同波长的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2将照射到它上面的某一波长的光聚焦在出射狭缝S2上，再由S2后面的电光探测器记录该波长的光强度。光栅G安装在一个转台上，当光栅旋转时，就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上，光栅光谱仪光电探测器记录不同光栅旋转角度(不同的角度代表不同的波长)时的输出光信号强度，光栅光谱仪即记录了光谱。 仪器的基本组成 第 3 页 共 4 页 图2 一仪器基本组成部分 光栅由步进电机驱动，由计算机软件驱动可以获得较高的精度。两个球面镜分别将入射光和反射光射向光栅，再接收从光栅出射的的光线，其对角度的控制是由光栅的位置决定的。出射光线最后被光线倍增管接收，转化为相应的信号到计算机。我们通过计算机对其进行识别。 2.1.2 试剂与器皿 蒸馏水，浓度分别为0.25、0.3、0.5的高锰酸钾溶液，胶头滴管，烧杯。 2.2操作过程 ? 安装溴钨灯,调节高度，使光源正对入射缝，适当调节光缝大小。 ? 标定，观察溴钨灯出射光谱，选择最大峰值与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 波长卡比较，设定修正波长。 ? 汞灯谱线测量，选取波长范围200-800nm。 ? 将待测试剂瓶中装满蒸馏水，放入测量窗口中。操纵计算机，定出基线。 ? 将试剂瓶洗净，干燥，装满0.25g/L的高锰酸钾溶液，放入测量窗口，操纵计算机，测量其透过率和吸光度。 ? 同样方法准确测量出浓度分别为0.3g/L、0.5g/L高锰酸钾溶液的透过率和吸光度。 ? 制作对比图像。 2.3实验结果 吸光度(absorbance):是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数(即lg(Iin/Iout))，影响它的因素有溶剂、浓度、温度等等。 第 4 页 共 5 页 吸光系数与入射光的波长以及被光通过的物质有关，只要光的波长被固定下来，同一种物质，吸光系数就不变。当一束光通过一个吸光物质(通常为溶液)时，溶质吸收了光能，光的强度减弱。吸光度就是用来衡量光被吸收程度的一个物理量。 吸光度用A表示。 A=abc，其中a为吸光系数，单位L/(g?cm),b为液层厚度(通常为比色皿的厚度)，单位cm ， c为溶液浓度，单位g/L A=Ecl 影响吸光度的因数是b和c。a是与溶质有关的一个常量。此外，温度通过影响c，而影响A。 透过率 在入射光通量自被照面或介质入射面至另外一面离开的过程中，投射并透过物体的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，称为该物体的透过率(transmittance )。一般透过率与物质的属性有很大关系。跟反射率不同，反射率仅是发生在界面处，因此其影响的因素比较少，而对于透射率，如果介质存在损耗，还取决于物体的厚度，光的波长等因素，对于无吸收损耗的介质，透射率+反射率=1。吸收率=1-R-T )观察图像分析实验结果: (1 图3 不同浓度高锰酸钾溶液的透过率 分析可知，高锰酸钾在可见光部分时在紫光区域的透过率很高，此外红外光区域透过率更高。浓度越高在紫光区域及红外区域的透过率越低。 第 5 页 共 6 页 图4 不同浓度高锰酸钾溶液的吸光度 分析可知，高锰酸钾在500~580nm波长范围内吸光度最高，且浓度越高吸光度越高。 (2)结合相关资料归纳仪器应用 通过对不同浓度高锰酸钾溶液吸光度和透过率的测定与分析进一步熟悉了光栅光谱仪的原理及操作有了深刻的了解，在此基础上，通过查阅相关文献得出光栅光谱仪的应用方向: 一、物理及化学领域的应用。 光谱仪器在物理学和化学领域的作用主要是研究物质的辐射、物质的结构以及光和物质的相互作用[2]。光谱仪器在物理学和化学(尤其是结构 化学)的发展历史上曾起着至关重要的作用，它对现代物质结构理论的形成做出了重大的贡献。光谱仪器是研究原子和分子的能级分布、精细结构和超精细结构的适理想工具。核子物理以及原子物理学促使了高分辨率光谱仪器的发展。固体物理学的发展需要远红外光谱仪器的帮助。因为固体物理学中的基本问题都与远红外光谱发生直接关系，干涉调制光谱仪就是在这个条件下逐步形成和发展起来的。 二、生物学和医学中的应用。 微量元素是指其含量少于体重的0.01%的元素，如Fe为0.06%;F为0.003%:Zn为0.003,;Si为0.026%。尽管含量很低，但对人体的作用很大。因此，分析这种微量元素，其工具必是各种光谱仪器等。在生物细胞和各种维生素的分析工作中也广泛地采用了各种吸收光谱仪器。紫外分光光度计、红外分光光度计、常常被用来研究生物和微生物复杂的大分子结构，它们对于解决生物学和医学中的一些基本问题已经起了并继续起着重大的作用。必须指出:生物学进入分子生物学的时期。 第 6 页 共 7 页 分子生物学是以蛋白质和核酸的结构和功能为基础来研究生命现象的基本规律的。吸收光谱仪器将在分子生物学中成 为一个有力的研究工具。在制药工业中，各种光谱仪器也得到了广泛的应用。 三、轻工业和农业中的应用。为了提高人民的文化生活水平，轻工业也在不断地发展。由于它的范围极广，它的原料和成品的分析与检验是少不了光谱仪器的。在食品工业中，常常采用光谱仪器来分析食品的金属杂质、维生素等的含量。因为有些金属，例如硒、锡以及磷、铜等的含量过多会影响人体的健康，甚至会发生食物中毒现象危及生命。 随着各领域科学技术的发展，光栅光谱仪等更多光谱仪器的应用将不断扩大，与此同时它本身也将不断得到完善和发展。更加轻便，功能更加全面，测量精确度也将不断提高。干涉调剑光谱仪器的出现就是其中一例，这是一个方向性的发展。上述光谱仪器的应用范围是不完全的。随着科学技术的发展和高新应用技术部门的出现，此光谱仪器的应用范围会不断增大。 第 7 页 共 8 页 参考文献 [1]王涵,冯飞伍.光栅光谱仪的使用[D].北京:北京邮电大学, [2]张玲,王堃,梁士利.光栅光谱仪探测本领的综合分析[D].长春:长春理工大学 第 8 页 共 9 页