在本实验中,研究者使用光栅单色仪测量了罗丹明6G溶液的吸收光谱。光栅单色仪是一种可以将复合光分离成极窄波长范围的单色光的仪器。这种方法能够精确测量物质的吸收特性,并可用于研究溶液中溶质的浓度。 罗丹明6G是一种化学物质,其分子式为C28H31N2O3Cl,常见为红色或玫瑰红,呈黄棕色粉末,溶于水后可呈现猩红色。实验中,罗丹明6G被作为溶质,去离子水作为溶剂。通过测量不同浓度罗丹明6G水溶液的吸收光谱,研究者可以得到吸光度与波长的关系,进而建立吸光度与样品浓度之间的关系曲线,即工作曲线。 朗伯比尔定律是光吸收的基本定律,它指出在一定浓度和液层厚度下,吸光度与溶液中吸光物质的浓度成正比。根据朗伯比尔定律,可以通过已知浓度的标准溶液测量吸光度,再通过测量未知浓度溶液的吸光度,利用线性回归方程求得溶液中未知浓度溶质的浓度。 实验中使用了组合式多功能光栅单色光电倍增管进行测量,其测量范围覆盖了可见光到近红外光谱区域,光栅常数为1200mm^-1。通过实验得到的标准样品吸光度和样品吸光度,绘制成不同波长下的吸收曲线。保持吸收池液层厚度不变,可以得到吸光度与溶液浓度之间的线性关系。 此外,实验拓展了光栅单色仪作为平台构建的光谱测量系列实验。这些实验内容包括了对固体材料(如红宝石晶体)的吸收和发射光谱测量、气体物质(如钠蒸汽)的光谱测量、滤光片和有色玻璃的透射光谱测量以及半导体材料的光谱测量等。通过这些实验,学生可以了解光栅单色仪的构造、工作原理并熟练掌握其使用方法。实验不仅限于对传统光源(如溴钨灯、钠灯、汞灯)的光谱测量,还扩展到了固体材料、气体物质和半导体材料的光谱特性研究,让学生能够更全面地掌握光谱学知识和技能。 该实验通过精确测量罗丹明6G溶液的吸收光谱,探究了朗伯比尔定律的具体应用,并将光栅单色仪的应用范围拓展到了多领域,增强了学生对光谱测量技术的理解和实际操作能力。这对于本科生的物理实验教学具有重要意义,并为他们进一步学习和研究光谱学打下了坚实的基础。
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