Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Получение спектров поглощения изотропных и анизотропных веществ
Проверил: Погода А.П
Выполнил: Сухорвский О.
Санкт-Петербург
2014
1. Цель работы
Изучение спектров пропускания и поглощения изотропных и анизотропных сред.
2. Описание установки
Необходимое оборудование:
· Матовая бумажка (16)
· Оптический стол (14)
· Стандартный винт. С отверстием под шестигранный ключ 5 мм. (11)
· Прижимной держатель(13)
· 
Универсальный держатель пластин(8)
· Держатель точной регулировки по двум осям (7)Диафрагма(8)
· Призма Глана-Тэйлора (17)
· Высокочувствительный оптоволоконный спектрофотометр
AvaSpec-2048 (15, 12)
· Кристалл Nd3+YAG (17)
|
3. Выдержки из теории
В данной лабораторной работы мы должны получить спектры поглощения и пропускания двух различных образцов, один изотропный (Nd3+YAG), а другой анизотропный ( кристалл форстерита Cr:Mg2SiO4).
Спектром пропускания t(l) называют зависимость коэффициента пропускания объекта от длины волны, спектром поглощения – зависимость коэффициента поглощения a(l), показателя поглощения b(l) или оптической плотности D(l) от длины волны
Изотропия – одинаковость физических свойств во всех направлениях, инвариантность, симметрия по отношению к выбранному направлению
Изотропная среда — такая область пространства, физические свойства (электрические, оптические...) которой не зависят от направления. Например, показатель поглощения изотропной среды одинаков во всех направлениях.
Анизотропия – различное свойство среды в зависимости от направления. Например, показателя поглощения или пропускания.
Из этого следует, что у кристалла Nd3+YAG показатель поглощения не будет зависеть от того, с какой стороны мы его освещаем, а у форстерита (Cr:Mg2SiO4) будет меняться в зависимости от исследуемой грани.
Так же в лаборатории NASA был получен точный спектр поглощения кристалла Nd3+YAG, с которым в дальнейшем и будем сравнивать полученные наши данные.
4. Полученные результаты:
4.1. Спектр пропускания кристалла Nd3+YAG:
Исходя из формулы Бугера-Ламберта, которая определяет ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде:
где I0 – интенсивность входящего пучка; kλ – показатель поглощения среды; l – толщина слоя вещества (среды), через которое проходит свет.
Полученное пропускание можно выразить как:
где T отношение интенсивности выходящего пучка к выходной интенсивности.
4.2. Спектр поглощения кристалла Nd3+YAG:
4.3. Спектр пропускания кристалла форстерита (Cr:Mg2SiO4): 
4.4. Спектр поглощения кристалла форстерита (Cr:Mg2SiO4):
Построим зависимости показателя поглощения на одном графике для большей наглядности:
5. Вывод:
· Из полученных нами зависимостей видно, что кристалл Nd3+YAG хорошо поглощает длины вол в районе 800нм, а если быть более точным то 808нм, это видно их спектра NASA . Такая разность спектров поглощения (между снятый нами и NASA) обусловлено тем, что наш спектрометр не достаточно чувствителен и точно может вымереть все пики, т.е сглаживает и усредняет их.
· Показатель поглощения у кристалл форстерита (Cr:Mg2SiO4) зависит от выбранной грани. Это говорит нам, что кристалл форстерита имеет анизотропное строение.
Спектр поглощения форстерита более широкополосный, что дает нам возможность использовать разные длины вол накачки.