Спектрофотометрическое исследование абсорбционных светофильтров

Цель работы – научиться измерять характеристики абсорбционных светофильтров на спектрофотометрической установке по точкам. Научиться рассчитывать характеристики светофильтра, пользуясь каталогом цветного стекла.

Работа абсорбционных светофильтров основана на явлении ослабления излучения в результате его поглощения веществом фильтра. Наиболее распространёнными светофильтрами являются стеклянные, выполненные в виде плоскопараллельных пластинок из цветного стекла. Такие светофильтры широко используются в оптических приборах для срезания нежелательных областей спектра или осуществления предварительной монохроматизации излучения.

В соответствии с законом Бугера-Ламберта [1,2] для спектрального коэффициента пропускания светофильтра толщиной l можно написать:

, (1)

где и - падающий на светофильтр и прошедший через него потоки;

– коэффициент отражения света поверхностью стекла;

– спектральный коэффициент пропускания массы стекла;

– десятичный показатель поглощения;

– коэффициент, учитывающий потери на отражение на двух поверхностях стекла;

Наряду со спектральным коэффициентом пропускания светофильтр может характеризоваться оптической плотностью

, (2)

где D_l = k_ll – оптическая плотность массы стекла,

D_R = –2lg(1–R) – поправка на отражение света от поверхностей светофильтра.

Задание

1. Измерить спектральный коэффициент пропускания двух светофильтров из цветного стекла марок 3C – 3 и 3C – 7 с широкой и узкими полосами пропускания в области длин волн 410 – 750 нм через 10 нм.

2. Рассчитать по полученным данным и построить кривую спектрального коэффициента пропускания стекла марки 3C – 7. Оценить ширины двух характерных для этого стекла полос пропускания (на уровне ). Произвести повторное измерение коэффициента пропускания в максимумах этих полос и минимуме между ними, обеспечивая выделение выходной щелью монохроматора спектрального интервала не более 0,2 от ширины полос.

3. Пользуясь данными каталога цветного стекла [3] , рассчитать для стекла марки ЗС – 7 коэффициент пропускания в указанных в п.2 трёх точках кривой спектрального пропускания. Принять толщину стекла l = 3 мм. Полученные данные сопоставить с экспериментальными.

4. Рассчитать по полученным данным и построить кривые спектрального коэффициента пропускания и оптической плотности для стекла марки ЗС – 3. По экспериментальным данным оценить значения k_l в двух точках по спектру (значения и задаются преподавателем). Толщины стекла l = 2 мм. Сопоставить результат с данными каталога цветного стекла.

5. Оценить погрешность измерений коэффициента пропускания светофильтра для трех длин волн, указанных в п.2 задания.