圆二色分析
磁共振实验报告
近代物理实验题目磁共振技术 学院数理与信息工程学院 班级物理082班 学号08220204 姓名 同组实验者 指导教师
光磁共振实验报告 【摘要】本次实验在了解如光抽运原理，弛豫过程、塞曼分裂等基本知识点的基础上，合理进行操作，从而观察到光抽运信号，并顺利测量g因子。 【关键词】光磁共振光抽运效应塞曼能级分裂超精细结构 【引言】光磁共振实际上是使原子、分子的光学频率的共振与射频或微波频率的磁共振同时发生的一种双共振现象。这种方法是卡斯特勒在巴黎提出并实现的。由于这种方法最早实现了粒子数反转，成了发明激光器的先导，所以卡斯特勒被人们誉为“激光之父”。光磁共振方法现已发展成为研究原子物理的一种重要的实验方法。它大大地丰富了我们对原子能级精细结构和超精细结构、能级寿命、塞曼分裂和斯塔克分裂、原子磁矩和g因子、原子与原子间以及原子与其它物质间相互作用的了解。利用光磁共振原理可以制成测量微弱磁场的磁强计，也可以制成高稳定度的原子频标。 【正文】 一、基本知识 1、铷原子基态和最低激发态能级结构及塞曼分裂 本实验的研究对象为铷原子，天然铷有两种同位素；85Rb（占72．15%）和87Rb（占27．85%）．选用天然铷作样品，既可避免使用昂贵的单一同位素，又可在一个样品上观察到两种原子的超精细结构塞曼子能级跃迁的磁共振信号．铷原子基态和最低激发态的能级结构如图1所示．在磁场中，铷原子的超精细结构能级产生塞曼分裂．标定这些分裂能级的磁量子数m F=F，F－1，…，－F，因而一个超精细能级分裂为2F＋1个塞曼子能级． 设原子的总角动量所对应的原子总磁矩为μF，μF与外磁场B0相互作用的能量为 E＝－μF·B0＝g F m FμF B0（1） 这正是超精细塞曼子能级的能量．式中玻尔磁子μB＝9．2741×10－24J·T－1 ，朗德因子g F= g J [F(F+1)+J(J+1)－I（I＋1）] ? 2F（F＋1）（2） 图1 其中g J= 1+[J(J+1)－L(L+1)+S（S＋1）] ? 2J（J＋1）（3） 上面两个式子是由量子理论导出的，把相应的量子数代入很容易求得具体数值．由式（1）可知，相邻塞曼子能级之间的能量差 ΔE＝g FμB B0（4） 式中ΔE与B0成正比关系，在弱磁场B0＝0，则塞曼子能级简并为超精细结构能级．
圆二色光谱实验报告
圆二色光谱实验 一、实验目的 1、了解圆二色（CD）光谱的原理和使用方法。 2、学会用圆二色光谱检测蛋白质二级构象的基本原理和方法，并学会分析物质的手性。 3、了解圆二色光谱仪的基本构造，并学会使用。 二、实验原理 1.CD光谱的基本知识 圆二色性是研究分子立体结构和构象的有利手段。在一些物质的分子中，没有任意次旋转反映轴，不能与镜像相互重叠，具有光学活性。电矢量相互垂直，振幅相等，位相相差四分之一波长的左和右圆偏振光重叠而成的是平面圆偏振光。 平面圆偏振光通过光学活性分子时，这些物质对左、右圆偏振光的吸收不相同，产生的吸收差值，就是该物质的圆二色性。 圆二色性用摩尔系数系数差ΔεM来度量，且有关系式：ΔεM = εL –εR，其中，εL 和εR分别表示左和右偏振光的摩尔吸收系数。如果εL –εR >0，则ΔεM为“+”，有正的圆二色性，相应于正Cotton效应；如果εL –εR<0，则ΔεM为“-”，有负的圆二色性，相应于负Cotton效应。 由于这种吸收差的存在，造成了矢量的振幅差，因此从圆偏振光通过介质后变成了椭圆偏振光。圆二色性也可用椭圆度θ或摩尔椭圆度[θ]度量。[θ]和ΔεM之间的关系式：[θ]=3300*Δε 圆二色光谱表示的[θ]或ΔεM与波长之间的关系，可用圆二色谱仪测定。一般仪器直接测定的是椭圆度θ，可换算成[θ]和ΔεM：[θ] = 100θ/cl，ΔεM= θ/33cl 其中，c表示物质在溶液中的浓度，单位为mol/L；l为光程长度（液池的长），单位为cm。输入c和l的值，一般仪器能自动进行换算，给出所需要的关系。 2.定性分析原理 圆二色光谱仪需要将平面偏振调制成左、右圆偏振光，并用很高的频率交替通过样品，因而设备复杂，完成这种调制的是电致或压力致晶体双折射的圆偏振光发生器（也称Pocker池或应力调制器）。圆二色谱仪一般采用氙灯作光源，其辐射通过由两个棱镜组成的双单色器后，就成为两束振动方向相互垂直的偏振光，由单色器的出射狭缝排除一束非寻常光后，寻常光由CD调制器制成交变的左圆偏振光、
圆二色谱资料
圆二色光谱(简称CD)是应用最为广泛的测定蛋白质二级结构的方法，是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。它可以在溶液状态下测定，较接近其生理状态。而且测定方法快速简便，对构象变化灵敏，所以它是目前研究蛋白质二级结构的主要手段之一，并已广泛应用于蛋白质的构象研究中。 一．简介 圆二色谱是用于推断非对称分子的构型和构象的一种旋光光谱。光学活性物质对组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏振光的吸收系数(ε)是不相等的，εL≠εR，即具有圆二色性。如果以不同波长的平面偏振光的波长λ为横坐标，以吸收系数之差Δε=εL-εR为纵坐标作图，得到的图谱即是圆二色光谱，简称CD。如果某手性化合物在紫外可见区域有吸收，就可以得到具有特征的圆二色光谱。由于εL≠εR，透射光不再是平面偏振光，而是椭圆偏振光，摩尔椭圆度[θ]与Δε的关系为：[θ]=3300Δε。圆二色谱也可以摩尔椭圆度为纵坐标，以波长为横坐标作图。由于△ε有正值和负值之分，所以圆二色谱也有呈峰的正性圆二色谱和呈谷的负性圆二色谱。在紫外可见光区域测定圆二色谱与旋光谱，其目的是推断有机化合物的构型和构象。 二．样品要求 1、样品必须保持一定的纯度不含光吸收的杂质，溶剂
必须在测定波长没有吸收干扰;样品能完全溶解在溶剂中, 形成均一透明的溶液。 2、氮气流量的控制 3、缓冲液、溶剂要求与池子选择：缓冲液和溶剂在配制溶液前要做单独的检查，看是否在测定波长范围内有吸收干扰，看是否形成沉淀和胶状；在蛋白质测量中，经常选择透明性极好的磷酸盐作为缓冲体系。 4样品浓度与池子选择 样品不同，测定的圆二色光谱范围不同，对池子大小(光径)的选择和浓度的要求也不一样。蛋白质CD光谱测量一般在相对较稀的溶液中进行。 三．谱带宽度 选为1 nm。对于高分辨率测量，要用较窄的狭缝宽度，此时光电倍增管的电压较高，谱的信噪比差。虽然对于正常测量最佳谱带宽度是1~2 nm，但是在下列情况下要牺牲分辨率而需要较宽的狭缝宽度。当样品的吸光度很高但CD信号很弱时，一方面要尽量保证测定CD峰所需要的足够浓度，另一方面要设置较宽的狭缝。不过此时要特别小心，因为样品在吸光度过高(A>2)的情况下可能存在荧光或杂散光引起的某些假象。另外，在固体CD光谱测试时也需要较大的狭缝宽度(一般要求> 2 nm)。 (2)椭圆率和摩尔椭圆率都依赖于测量条件。因此，温度、
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。 关键词： 迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率； 一、引言 【实验背景】 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具； 它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。 【实验目的】 1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法； 2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律； 3．测量空气的折射率。 【实验原理】 （一） 迈克尔逊干涉仪 1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称 为分光板，在其表面 A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。 当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。两束光在玻璃中的 光程相等。当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1 M 。于是1、2
生物分析 圆二色光谱
圆二色光谱分析法 引言 五十年代初，生物学研究从宏观领域深入到微观领域，开创了分子生物学的新时代。随着研究的不断深入和发展，生物学已发展成最活跃的学科之一。 手性(Chirality)是物质结构中的重要特征．即具有不能重叠的三维镜像对映异构体，它们的分子式完全相同，但其中原子或原子基团在空间的配置不同，互为镜像。凡手性分子都具有光学活性，即可使偏振光的振动面发生旋转。生物基础分子一般都具有手性，也都具有光学活性。在自然界中，氨基酸有L型和D型两种对映异构体，组成蛋白质的20种氨基酸，除最简单的甘氨酸不具有手性外，其余都是L型的[1]。 手性分子都具有光学活性。当单色左旋与右旋的圆偏振光通过某一种手性样品时，该样品对左、右旋圆偏振光的吸收不同，这叫做圆二色性(Circular Dichroism)。其差值△A=△A L-△A R称为圆二色值，按波长扫描就得到了圆二色谱(CD谱)。CD谱是特殊的吸收谱，它比一般的吸收谱弱几个量级，但由于它对分子结构 十分敏感，因此近十几年来，CD已成为研究分子构型(象)和分子间相互作用的最重要的光谱实验之一。利用CD研究生物大分子和药物分子，具有重要的科学意义和实用价值[2,3]。 一、蛋白质的圆二色性 蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的具有特定结构的生物大分子。蛋白质一般有一级结构、二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构几个结构层次[4-6]。在蛋白质或多肽中，主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键、芳香氨基酸残基及二硫桥键。当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时，光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的吸收不相同，产生的吸收差值，由于这种吸收差的存在，造成了偏振光矢量的振幅差，圆偏振光变成了椭圆偏振光，这就是蛋白质的圆二色性。圆二色性的大小常用摩尔消光系数差△ (M-1 ·cm-1 )来度量。蛋白质的CD光谱一般分为两个波长范围，即178—250 nm为远紫外区CD
X射线衍射实验报告
X射线衍射实验报告 摘要： 本实验通过了解到X射线的产生、特点和应用；理解X射线管产生连续X 射线谱和特征X射线谱的基本原理，了解D8xX射线衍射仪的基本原理和使用方法，通过分析软件对测量样品进行定性的物相分析。 关键字：布拉格公式晶体结构，X射线衍射仪，物相分析 引言： X射线最早由德国科学家W.C. Roentgen在1895年在研究阴极射线发现，具有很强的穿透性，又因x射线是不带电的粒子流，所以在电磁场中不偏转。1912年劳厄等人发现了X射线在晶体中的衍射现象，证实了X射线本质上是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为10nm到10–2nm之间，与晶体中原子间的距离为同一数量级，是研究晶体结构的有力工具。物相分析中的衍射方法包括X射线衍射，电子衍射和中子衍射三种，其中X射线衍射方法使用最广，它包括德拜照相法，聚集照相法，和衍射仪法。 实验目的：1. 了解X射线衍射仪的结构及工作原理 2. 熟悉X射线衍射仪的操作 3. 掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法 实验原理： （1）X射线的产生和X射线的光谱 实验中通常使用X光管来产生X射线。在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。发射出的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射；（2）当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。 对于特征X光谱分为 （1）K系谱线:外层电子填K层空穴产生的特征X射线Kα、Kβ…
光磁共振实验报告
近代物理实验报告 光磁共振 班级物理081 学号 08180140 姓名周和建 时间 2011年4月27日
【摘要】 以光抽运为基础的光检验测磁共振的方法，使用DH807A型光磁共振实验装置来观察光抽运信号，进而测定铷原子两个同位素87Rb和85Rb的超精细结构塞曼子能级的朗德因子的测量。 【关键词】 光磁共振光抽运塞曼能级分裂超精细结构 【引言】 光磁共振实际上是使原子、分子的光学频率的共振与射频或微波频率的磁共振同时发生的一种双共振现象。这种方法是卡斯特勒在巴黎提出并实现的。由于这种方法最早实现了粒子数反转，成了发明激光器的先导，所以卡斯特勒被人们誉为“激光之父”。 光磁共振方法现已发展成为研究原子物理的一种重要的实验方法。它大大地丰富了我们对原子能级精细结构和超精细结构、能级寿命、塞曼分裂和斯塔克分裂、原子磁矩和g因子、原子与原子间以及原子与其它物质间相互作用的了解。 利用光磁共振原理可以制成测量微弱磁场的磁强计，也可以制成高稳定度的原子频标。 【正文】 一、实验原理 （一）铷(Rb)原子基态及最低激发态的能级 实验研究对象是铷的气态自由原子。铷是碱金属，它和所有的碱金属原子Li、Na、K一样，在紧紧束缚的满壳层外只有一个电子。铷的价电子处于第五壳层，主量子数n=5。主量子数为n的电子，其轨道量子数L=0,1, …,n－1。基态的L=0，最低激发态的L=1。电子还具有自旋，电子自旋量子数S=1/2。 由于电子的自旋与轨道运动的相互作用（即L－S耦合）而发生能级分裂， 称为精细结构。轨道角动量P s、的合成角动量P J =P L +P S 。原子的精细结构用总角动 量量子数J来标记，J=L+S,L+S-1, …,│L-S│。对于基态，L=0和S=1/2,因此 Rb基态只有J=1/2。其标记为５２S 1/2。铷原子最低激发态是52P 1/2 及52P 3/2 双重态。 这是由于轨道量子数L=1，自旋量子数S=1/2。52P 1/2态的J=1/2, 52P 3/2 态的J=3/2。 ５Ｐ与５Ｓ能级之间产生的跃迁是铷原子主线系的第１条线，为双线。它在铷灯 光谱中强度是很大的。52P 1/2→５２S 1/2 跃迁产生波长为7947.6?的D 1 谱线，52P 3/2 →５２S 1/2跃迁产生波长7800?的D 2 谱线。 原子的价电子在LS耦合中，总角动量P J 与原子的电子总磁矩μ J 的关系为 (1) (2)
圆二色谱总结
圆二色谱实验总结 圆二色谱是用来表征蛋白的二级结构和三级结构的常用方法，在界面课题组主要用来表征肽自组装体的二级结构；通常对于三级结构不予考虑。这一方法的实验操作容易，与一般的光谱测量相同，但是形成的机制比较复杂。在此只能说我自己理解了的部分，对于不理解的部分还需要继续查文献进行了解。 1圆二色谱的原理 名称中虽有“色谱”两字，但是这一测量方法实际上是一光谱法，光谱法对应的即为电子的跃迁行为。同时，光谱法中必然存在的定量关系就是朗伯-比尔定律，圆二色谱的方法就是建立在这一光吸收过程上的光谱方法。 1.1预备知识 需要推演圆二色谱的原理用到的工具有数学工具和物理知识两个方面，分别叙述如下。 1.1.1 数学工具 在推演圆二色谱的数学表达形式时，需要用到一些数学知识，主要有圆的普通方程及参数方程、椭圆的普通方程及参数方程，相关的三角函数知识，这些数学知识基本都在高中阶段学过。 首先说明圆的普通方程和参数方程：圆的普通方程即为仅对圆上点的坐标关系进行描述的方程。圆上点的特点是对固定点（即圆心）的距离相等，设圆心的坐标为(x0, y0)半径为r，则圆的普通方程为 √(x?x0)2+(y?y0)2=r 通常用的是化简的形式，为讨论方便，将圆心设为原点，即得到 x2+y2=r2 利用同角三角函数关系，即sin2θ+cos2θ=1可将上述方程参数化，得到圆的参数方程 {y=r sinθ x=r cosθ使用同样的思路，可以得到椭圆的参数方程，即 {y=b sinθ x=a cosθ消去参数后，得到椭圆的标准方程，即 x2 a2+ y2 b2 =1 上述有关于椭圆的方程中均有a≠b。 1.2 物理预备知识 关于物理的预备知识是最基本的波动光学的观点。按照波动光学的观点，光是在空间中交替传播的电磁场，电场强度的方向与磁感应强度的方向垂直。从能量分布的角度来说，光的能量被认为主要以电场的形式传播，因而通常也将光的电场强度矢量方向定义为光矢量方向。以上即最基本的波动光学观点，下面解释光的偏振特点。 1.2.1 自然光和偏振光 自然光即任何光源发出的光，其特点为光矢量在垂直于传播方向的平面上均匀分布，但在传播方向上并不体现出规律性，如图1(a)所示，图中z轴的方向由纸面向外，以圆的半径表示光矢量的大小，对于一给定的自然光，光矢量的大小即光的强度是恒定不变的。光的偏振现象可理解为在传播方向上光矢量振动的不对称性。在圆二色谱的原理中，涉及到的偏振光有平面偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三类。
衍射光强实验报告
教学目的 1、观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解； 2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射的光强分布； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重点：SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用 难点：1）激光光线与光电仪接收管共轴调节；2）光传感器增益度的正确调整 讲授、讨论、实验演示相结合 3学时 一、实验简介 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。衍射现象的存在，深刻说明了光子的运动 是受测不准关系制约的。因此研究光的衍射，不仅有助于加深对光的本性的理解，也是 近代光学技术（如光谱分析，晶体分析，全息分析，光学信息处理等）的实验基础。 衍射导致光强在空间的重新分布，利用光电传感元件探测光强的相对变化，是近 代技术中常用的光强测量方法之一。 二、实验目的 1、学会SGS-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法； 2、观察单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论的理解； 3、学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律； 4、学会用衍射法测量狭缝的宽度。 三、实验原理 1、单缝衍射的光强分布 当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等， 一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与波长相近，那么 这样的衍射现象就比较容易观察到。 单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射[Fresnel diffraction]，单 缝距离光源和接收屏[receiving screen]均为有限远[near field]，或者说入射波和衍 射波都 是球面波；另一种是夫琅禾费衍射[Fraunhofer diffraction]，单缝距离光源和接收屏 均为
圆二色光谱分析小结
3.3.9圆二色性（Circular dichroic，CD）测定 1%(w/w)的蛋清溶液调节到pH 4.0，6.0，10.0，在85oC加热不同时间，离心，取上清液，然后稀释至100~200μg/mL溶液。对照组为天然蛋清样品。用Jasco J-715光度计测定样品的CD谱。测定条件设定：测定波长范围190~250 nm，25oC，比色皿光径1 mm，分辨率0.2 nm，扫描速率100 nm/min，扫描5次。使用Jasco SSE软件确定样品的二级结构百分含量。 3.4.6蛋白质的二级结构对DH的影响 蛋白酶的水解反应还受到蛋白质的结构的影响，一般结构紧密的蛋白质提供的酶切位点少于结构松散的蛋白质。因此有必要研究蛋白质结构对DH的影响。蛋白质的热处理可能引起二级、三级和四级结构的变化。从二级结构看，α-螺旋结构表现蛋白质分子的有序性，而其结构如β-折叠、β-转角、无规卷曲等反映了蛋白质分子的松散性[26]。蛋白质分子的有序性差，越有利于蛋白酶的水解。目前，研究蛋白质构象最好的方法是x-射线衍射，但对结构复杂、柔性的生物大分子蛋白质来说，制备蛋白质单晶较为困难。二维、多维核磁共振技术能测出溶液状态下蛋白质分子的构象，可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂。相比之下圆二色性是研究稀溶液中蛋白质分子构象的一种快速、简单、较准确的方法。圆二色性在紫外区段(190~240 nm)，主要生色团是肽链，这一波长范围的CD谱包含着生物大分子主链构象的信息。在一般情况下，实验中得到的CD谱线是α-螺旋、β-折叠和无规卷曲构象的CD 谱的线性迭加[27]。图3-7显示天然蛋清的CD谱线a在222 nm处和208 nm处呈负峰，在190 nm附近有一正峰，这是存在部分α-螺旋构象的特征。谱线b、c、d、e在221 nm处的负谱带减弱，意味着α-螺旋的百分比减小。谱线b、c、d、e向短波长方向移动，即发生蓝移。由于发色团吸收光谱发生位移主要取决于它的微环境更加亲水或疏水的结果[28]，因此谱线b、c、d、e蓝移的发生说明体系的亲水性降低,即疏水性增加。表3.3列出了天然蛋清和热处理蛋清的α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲构象所占的比例。从表中可以看出，通过热处理，天然蛋清的α-螺旋比例下降，而β-折叠和无规卷曲的比例增加，说明蛋清蛋白分子结构的有序性降低，形成了以β-折叠和无规卷曲为主的二级结构。 图3-7天然和热处理的蛋清的CD光谱 a-天然蛋清；b-pH4，85oC加热36 min蛋清；c-pH6，85oC加热36 min蛋清；d-pH10，85oC 加热30 min蛋清；e-pH10，85oC加热60 min蛋清。 4.19圆二色谱分析动态超高压微射流均质对卵清蛋白二级结构的影晌
大学物理光学实验报告
实验十：光栅衍射 一、实验目的 1．观察光线通过光栅后的衍射光谱。 2．学会用光栅衍射测定光波波长的方法。 3．学会用光栅衍射原理测定光栅常数。 4．进一步熟悉分光计的调整和使用方法。 二、实验仪器 分光计 光栅 钠光灯 平面反射镜 三、实验原理 光栅是有大量的等间隔、等宽度的狭缝平行放置组成的一种光学元件。设狭缝宽度（透光部分）为a ，不透光部分为b ，则a b +为光栅常数。 设单色光垂直照射到光栅上，光透过各个狭缝后，向各个方向发生衍射，衍射光经过透镜后会聚后相互干涉，在焦平面上形成一系列的被相当宽的暗区分开的明亮条纹。 衍射光线与光栅平面的夹角称为衍射角。设衍射角为θ的一束衍射光经透镜会聚到观察屏的点。在P 点出现明条纹还是暗条纹决定于这束衍射光的光程差。 由于光栅是等宽、等间距，任意两个相邻缝的衍射光的光程差是相等的，两个相邻狭缝的衍射光的光程差为()sin a b θ+，如果光程差为波长的整数倍，在P 点就出现明条纹，即 ()sin a b k θλ+=± (0,1,2,)k =L 这就是光栅方程。 从上式可知，只要测出某一级的衍射角，就可计算出波 长。 四、实验步骤 1、调整分光计。 使望远镜、平行光管和载物台都处于水平状态，平行光 管发出平行光。 2、安置光栅 将光栅放在载物台上，让钠光垂直照射到光栅 上。 可以看到一条明亮而且很细的零级光谱，左右转动望远 镜观察第一、二级衍射条纹。 3．测定光栅衍射的第一、二级衍射条纹的衍射角θ，并记录。 五、数据记录 S 2 S 1 S 3 （）3 （）2 （） 1（）1（）2 （）3 G 2 φ12 φ22φ3
浙江大学物理光学实验报告
本科实验报告 课程名称：姓名：系：专业：学号：指导教师： 物理光学实验郭天翱 光电信息工程学系信息工程（光电系） 3100101228 蒋凌颖 2012年1 月7日 实验报告 实验名称：夫琅和弗衍射光强分布记录实验类型：_________ 课程名称：__物理光学实验_指导老师：_蒋凌颖__成绩： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．掌握单缝和多缝的夫琅和费衍射光路的布置和光强分布特点。 2．掌握一种测量单缝宽度的方法。 3．了解光强分布自动记录的方法。 二、实验内容 一束单色平面光波垂直入射到单狭缝平面上，在其后透镜焦平面上得到单狭缝的夫琅禾费衍射花样，其光强分布为： i?i0( 装 式中 sin? ? ) 2 （1） 订 ?? 线 ??sin?? （2） ?为单缝宽度，?为入射光波长，?为考察点相应的衍射角。i0为衍射场中心点（??0处）的光强。如图一所示。 由（1）式可见，随着?的增大，i有一系列极大值和极小值。极小值条件 asin??n?(n?1,n?2) （3） 是： 如果测得某一级极值的位置，即可求得单缝的宽度。 如果将上述单缝换成若干宽度相等，等距平行排列的单缝组合——多缝，则透镜焦面上得到的多缝夫琅禾费衍射花样，其光强分布： n? sin?2 )2 i?i0()( ?
2 （4） sin 式中 ?? sin??2???dsin? ? ?? （5） ?为单缝宽度，d为相邻单缝间的间距，n为被照明的单缝数，?为考察点相应的衍射角；i0为衍射中心点（??0处）的光强。 n? )2 (sin?2() 2称?为单缝衍射因子，为多缝干涉因子。前者决定了衍射花 sin （干涉）极大的条件是dsin??m?(m?0,?1,?2......)。 dsin??(m? m )?(m?0,?1,?2......;m?1,2,.......,n?1)n 样主极大的相对强度，后者决定了主极大的位置。 （干涉）极小的条件是 当某一考虑点的衍射角满足干涉主极大条件而同时又满足单缝衍射极小值条件，该点的光强度实际为0/，主极大并不出现，称该机主极大缺级。显然当d/??m/n为整数时，相应的m 级主极大为缺级。 不难理解，在每个相邻干涉主极大之间有n-1个干涉极小；两个相邻干涉极小之间有一个干涉次级大，而两个相邻干涉主级之间共有n-2个次级大。 三、主要仪器设备 激光器、扩束镜、准直镜、衍射屏、会聚镜、光电接收扫描器、自动平衡记录仪。 四、操作方法和实验步骤 1．调整实验系统 （1）按上图所示安排系统。 （2）开启激光器电源，调整光学元件等高同轴，光斑均匀，亮度合适。（3）选择衍射板中的任一图形，使产生衍射花样，在白屏上清晰显示。 （4）将ccd的输出视频电缆接入电脑主机视频输出端，将白屏更换为焦距为100mm的透镜。 （5）调整透镜位置，使衍射光强能完全进入ccd。 （6）开启电脑电源，点击“光强分布测定仪分析系统”便进入本软件的主界面，进入系统的主界面后，点击“视频卡”下的“连接视频卡”项，打开一个实时采集窗口，调整透镜与ccd的距离，使电脑显示屏能清晰显示衍射图样，并调整起偏/检偏器件组，使光强达到适当的强度，将采集的图像保存为bmp、jpg两种格式的图片。 2．测量单缝夫琅和费衍射的光强分布（1）选定一条单狭缝作为衍射元件（2）运用光强分布智能分析软件在屏幕上显示衍射图像，并绘制出光强分布曲线。 （3）对实验曲线进行测量，计算狭缝的宽度。 3．观察衍射图样 将衍射板上的图形一次移入光路，观察光强分布的水平、垂直坐标图或三维图形。
(完整word版)圆二色光谱仪操作规程
MOS-450 圆二色光谱扫描操作规程 1.测量波长小于210nm，需要对仪器进行氮气吹扫处理。打开氮气，调整流量 计流速为16.6L/min，通氮气几分钟。确认ALX-250的电源线插在氙灯的位置，并且氙灯已对准光路，具体操作见光源的选择操作说明。然后打开ALX-250光源开关，将氮气流量计流速设为6.6L/min，预热15分钟后，查看ALX-250面板显示，微调旋钮，将功率确定在150W，光源准备完毕。 2.测量波长大于210nm如果无需氮气吹扫，直接打开ALX-250电源，等待功 率稳定在150W后进行下一步操作。 3.打开ALX-250的同时，打开MM-450和PMS-450电源，一起预热15分钟。 4.将装有待测样品空白溶液（如水或缓冲盐）的石英池放入样品仓，盖上盖子， （所用的石英池必须经过仔细的清洗）。 5.点击电脑桌面上的图标，进入BioKine软件操作主界面。 6.点击图1主界面的Device/Scanning Spectrometer，进入光谱扫描界面，如图2。 图1 图2 7. 在要测量波长的范围内取一个波长数值，输入到图2下方的Ex处，点击Enter 键。这时确认按钮变为，然后点击，自动调整HV电压，然 后再点击按钮，锁定此电压值。 8. 点击主界面上方的按钮，选择光谱测量方法，如图3。
图3 Acquisition mode：选择测量模式CD。 Begin(nm)：扫描初始波长 End(nm）：扫描结束波长 Scan Repeat ：扫描次数 Acquisition duration：每个nm的测量持续时间，范围0.05s-20s。圆二色扫描 推荐值20s，建议最小大于1 s。 ShutterAutomatic mode：选择Always open，挡板处于始终打开的状态。 PM gain*10：当在非常低的信号测量，可选择此项，进行信号的增益。 CD parameters：CD的灵敏度，根据信号的振幅设置，有四个不同的选项，1000、 300、100和30 mdeg。 其他选项根据需要可以选择。 以上参数都设置好后，点击OK按钮，参数设置完成，回到主界面。 9. 空白的测量 点击图2主界面Blank spectum区域的Record按钮，记录第一步添加的空白样品谱图，空白谱图显示在主界面中。测量后选择Subtract复选框，将在随后的样品光谱的测量中扣除空白值。 10. 样品的测量 再点击按钮，关闭挡板，取出样品池，将空白样品换成被测样品，然后再放回到样品支架上，盖好样品仓盖。这时再点击，打开挡板。点
氢原子光谱实验报告
氢原子光谱和里德伯常量测定
摘要： 本文详细地介绍了氢原子光谱和里德伯常量实验的实验要求、实验原理、仪器介绍、实验内容和数据处理，并从钠黄双线无法区分的现象触发定量地分析了此现象的原因和由此产生的误差，结合光谱不够锐亮和望远镜转动带来的误差提出了创新的实验方案。从理论上论证了实验方案的可行性，总结了基础物理实验的经验感想。 关键字：氢原子光谱里德伯常量钠黄双线 Abstract: This paper introduced the hydrogen atoms spectrum and Rydberg constant experiment from experimental requirements, experimental principle, instruments required, content and Data processing. Considering that the wavelength difference of Na-light double yellow line is indistinguishable from human eyes, we analyze the cause of this phenomenon and the resulting errors quantitatively and propose an innovate experiment method combined with inadequate sharpness and lightness of the spectrum as well as the errors brought during the turning of telescope. We verify the feasibility of this method In theory and summarizes the experience and understanding of basic physics experiment. Key words: hydrogen atoms spectrum, Rydberg constant, Na-light double yellow line
圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用.
圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用 摘要：圆二色光谱（CD）是研究手性分子结构的重要工具，近年来圆二色光谱在蛋白结构分析中应用越来越广泛。本文综述了圆二色产生原理及与蛋白质结构关系并简单阐述了圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用案例。 关键词：圆二色光谱；蛋白质；构象； 由于光学活性分子对左、右圆偏振光的吸收不同, 使得左、右圆偏振光透过后变成椭圆偏振光, 这种现象就是圆二色性(circular Dichroism,简称 CD)。历史上，圆二色性又称为光学活性，巴斯德在19世纪就发现并研究了柠檬酸的光学活性。传统的圆二色谱是指波长在200～400 nm 之间的吸收谱, 20世纪70年代, 由于“八区律”、“激子手性法”[1]等方法的发现和发展, 圆二色谱得到了广泛应用。圆二色光谱是一种差光谱, 是样品在左右旋偏振光照射下的吸收光谱差值。由于生物大分子基本都含有手性的基团和结构，圆二色光谱可以帮助测量和观察生物大分子的结构和构象变化，也可应用于研究DNA/RNA 反应、酶动力学、光学活性物质纯度测量、药物定量分析；天然有机化学与立体有机化学、物理化学、生物化学与宏观大分子、金属络合物、聚合物化学等相关的科学研究。 蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的具有特定结构的生物大分子, 它并不是以长链分子的状态存在，而是折叠成特定的三维结构。因此可以用圆二色技术测定蛋白质分子结构。 目前，测定蛋白质分子构象的方法还有X-射线衍射，核磁共振技术及冷冻电子显微技术[2]等。在专门存储蛋白质和核酸分子结构的蛋白质数据库中，接近90%的蛋白质结构是用X射线晶体学的方法测定的。大约9%的已知蛋白结构是通过核磁共振技术来测定的。此外冷冻电子显微技术是近年来兴起的一种获得低分辨率（低于5埃）蛋白质结构的方法。但是X-射线衍射技术对于分析结构复杂、柔性的生物大分子蛋白质，适合的单晶培养限制了它的应用。二维、多维核磁共振技术适用于较小分子量蛋白质构相分析且数据处理过程繁琐。冷冻电子显微技术只能用于形成二维晶体的体系，且需要专门的冷冻平台。相比而言，圆二色光谱是研究稀溶液中蛋白质构相的一种快速简便的方法。此外，圆二色对构象变化敏感，
叶绿素实验报告
叶绿素铜钠的合成、分离、分析及结构测定 食品092 一、实验目的： 1、从蚕沙中提取叶绿素并计算提取率。 2、初步研究叶绿素合成叶绿素铜钠的工艺条件。 3、分析叶绿素铜钠产品的纯度并计算其产率。 4、通过试验提高综合能力及练习巩固各种相关操作。 二、产品验收指标 项目和指标 ───────────────┬────────── 项目│ 指标 ───────────────┼────────── pH │ 9.0～10.7 1％│ E 405nm ≥ │ 568 1cm │ 消光比值│ 3.2～4.0 总铜(Cu),％│ 4.0～6.0 游离铜(Cu),％≤ │ 0.025 砷(As),％≤ │ 0.0002 铅(Pb),％≤ │ 0.0005 干燥失重,％≤ │ 4.0 硫酸灰分,％≤ │ 36.0 ───────────────┴────────── 三、实验原理: 叶绿素是一种含有卟吩环的天然色素，它与蛋白质结合存在于植物的绿叶和绿色的茎中，是植物进行光合作用所必须的催化剂，叶绿素难溶于水，而易溶于极性有机溶剂。叶绿素有a和b 两种，a为蓝黑色结晶 叶绿素是一种含有卟吩环的天然色素，在叶绿素的结构中，含有一个由四个吡咯环和四个次甲基交替相联形成的卟吩环．卟吩环闭合的共轭体系提供了包围镁离子(或其它相似离子)的刚性平面． 叶绿素的结构如图l所示：
蚕沙中含有丰富的叶绿素，其纯含量达0.8—1.0%，居所有天然色素之首，故可用蚕沙来提取叶绿素，由于叶绿素易溶于乙醚、苯、丙酮、乙醇的脂性溶剂，故可用乙醇、丙酮混合液来提取。所得的叶绿素由于遇热、光、酸、碱等易分解，且又不溶于水。110度左右会分解，故把叶绿素制备成叶绿素铜钠，其性质更稳定溶解性也会有所提高。 叶绿素分子中的镁原子和四个吡咯上的氮原子相结合，环上是双羧酸的酯，一个被四所酯化，另一个被叶醇基所酯化，故可以发生皂化反应生成钠盐： Ｃ55Ｈ72Ｏ5Ｎ4Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2+ ＣＨ3ＯＨ + Ｃ20Ｈ39ＯＨ Ｃ55Ｈ70Ｏ6Ｎ4Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4ＭｇＮａ2+ ＣＨ3ＯＨ + Ｃ20Ｈ39ＯＨ 在酸性条件下，叶绿素钠盐分子中的镁极易被氢原子取代生成褐色的叶绿酸： Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2 + 4Ｈ+ = Ｃ34Ｈ34Ｏ5Ｎ4 + Ｍｇ2+ + 2Ｎａ+ Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4ＭｇＮａ2 + 4Ｈ+ = Ｃ34Ｈ32Ｏ6Ｎ4 + Ｍｇ2+ + 2Ｎａ+ 叶绿酸可与铜盐在加热条件下生成叶绿素铜酸析出，将叶绿素铜酸溶于丙酮，再与碱反应生成叶绿素铜钠： Ｃ34Ｈ34Ｏ5Ｎ4+Ｃｕ2+ = Ｃ34Ｈ32Ｏ5Ｎ4Ｃｕ+ 2Ｈ+ Ｃ34Ｈ32Ｏ6Ｎ4+Ｃｕ2+ = Ｃ34Ｈ30Ｏ6Ｎ4Ｃｕ+ 2Ｈ+ Ｃ34Ｈ32Ｏ5Ｎ4Ｃｕ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4CｕＮａ2 + 2Ｈ2Ｏ Ｃ34Ｈ30Ｏ6Ｎ4Ｃｕ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4CｕＮａ2 + 2Ｈ2O 蚕粪叶绿素铜钠盐的光谱特性蚕粪叶绿素铜钠盐水溶液在360~700之间有2个吸收峰在波长440处有一最大吸收峰,其吸光度为114;在630处有一较小的 吸收峰,其吸光度为017"在波长440的吸收峰为叶绿素铜钠盐特有,而在630处的
圆二色检测器使用说明
一. 圆二色检测的检测原理及特点 当一束平面偏振光通过光学活性物质时，由于左右圆偏振光的折射率不同，偏振面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光(Opticalrotation)，偏振面旋转的角度称为旋光度。若光学活性物质含有生色团对左、右圆偏振光的吸收能力也不同，则造成通过的左、右圆偏振光不仅速度不同，而且振幅也不一样。因此，叠加产生的偏振光将不再是平面偏振光，而是椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。圆二色检测器的响应信号与旋光物质对左、右圆偏振光的吸收差成正比，圆二色性与波长有关，以偏振光的吸光度差△ε为纵坐标，波长A为横坐标做图，便得到圆二色谱图。由于△ε占绝对值很小，常用摩尔椭圆度θ代替，其中[θ]=3300ε。当圆二色检测器与液相色谱联用时，一般来讲，对于单一对映体，在色谱图中可能出现正峰或负峰；而外消旋体不出峰，如果对映体含量不同，则色谱图上表现出的是占优势百分含量对映体的信号峰。 圆二色检测器选择性高，只对旋光活性化合物有响应，而无旋光活性的化合物不干扰测定；检测器在温度和溶剂变化时比较稳定，具有梯度兼容性；另外，圆二色检测器与其他检测器的结合使用，能在部分或无手性分离条件下测定对映体的纯度，大大降低了分离要求；圆二色谱图包含信息量大，结果更直接 HPLC-CD技术的应用： 在非手性色谱条件下测定对映体纯度手性化合物绝对构型测定复杂基质中手性化合物分析 HPLC-CD技术的优点： 不需要对样品进行高温气化和衍生化处理不需要手性固定相直接测定对映体纯度被用于不对称合成中高通量的筛选催化剂 二.使用程序： 1.打开检测器，打开电脑进入chromNAV control，输入用户名Administrator密码root 2.双击sun选中123进入 3.点击Edit Method输入条件，建立方法 4.选择建立好的方法开始 5.待基线平以后，点击start，马上进样，进样时手柄一定要对准inject，进样完恢复到load 位置 6.检测完毕后，关闭仪器
衍射实验报告
单缝衍射光强分布研究 教学目的 1、观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解； 2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射的光强分 布； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重点： sgs-3型衍射光强实验系统的调整和使用 难点：1）激光光线与光电仪接收管共轴调节；2）光传感器增益度 的正确调整 讲授、讨论、实验演示相结合 3学时 一、实验简介 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。衍射现象的存在，深刻说 明了光子的运动 是受测不准关系制约的。因此研究光的衍射，不仅有 助于加深对光的本性的理解，也是 近代光学技术（如光谱分析，晶体 分析，全息分析，光学信息处理等）的实验基础。 衍射导致光强在空间的重新分布，利用光电传感元件探测光强的相 对变化，是近 代技术中常用的光强测量方法之一。 二、实验目的 1、学会sgs-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法； 2、观察单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论的理 解； 3、学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规 律； 4、学会用衍射法测量狭缝的宽度。 三、实验原理 1、单缝衍射的光强分布 当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细 线、狭缝等， 一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果 障碍物的尺寸与波长相近，那么 这样的衍射现象就比较容易观察到。 单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射 [fresnel diffraction]，单 缝距离光源和接收屏[receiving screen] 均为有限远[near field]，或者说入射波和衍射波都 是球面波；另一 种是夫琅禾费衍射[fraunhofer diffraction]，单缝距离光源和接收屏 均为 无限远[far field]或相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作 是平面波。 在用散射角[scattering angle]极小的激 光器(<0.002rad)产 生激光束[laser beam]， 通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm宽），在狭缝后大于0.5m的地方 放上观察屏，禾费衍射条纹，如图1所示。 当激光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理[huygens- fresnel principle]，单 缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面 子波的新波源。由于子波迭加的结果，在屏 上可以得到一组平行于单 缝的明暗相间的条纹。
光电探测实验报告
实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 实验所需部件: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻（选配单元）、电压表、 各种光源、遮光罩、激光器、光照度计（由用户选配） 实验步骤: 1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩 盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻 R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的 阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光 电阻越大，则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻， 试作性能比较分析。 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图(3)接线，电源可从+2~+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。 分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。 图（2）几种光敏电阻的光谱特性 3、伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。 按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流，并尝试高照射光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果填入表格并作出V/I曲线。 偏压2V 4V 6V 8V 10V 12V 光电阻I 光电阻II 实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法，同时也须考虑到环境光照的影响。