实验四 玻璃透过率的测定

实验四玻璃透过率的测定

一、实验目的

1、熟悉Beer－Lambert定律及其应用。

2、了解玻璃的颜色、纯度及亮度与透过光的波长及数量的关系。

二、实验原理

光通过玻璃时，由于部分光能被玻璃吸收，因此透过玻璃的光能有所降低。

玻璃吸收了光能以后，组成中某些原子中的电子被激发，从较低的能级(E1)跃迁到较高的能级(E2)，若两能级的能量差(E2-E1)等于可见光(波长约为400-760nm)的能量时，玻璃就呈现了颜色。若两能级的能量差（E2-E1)大于可见光的能量时，玻璃一般是无色的。

不同波长的光具有不同的颜色，其光量子的能量也不相同。由于原子结构不同，电子跃迁的能级不同，对可见光中不同波长的光便产生了选择性吸收，对某些波长的光吸收强，而对另一些波长的光则吸收弱或不吸收，当自然白光照射有色玻璃时，因选择性吸收而使透过玻璃的光的组成发生了改变。有色玻璃所呈现的颜色实质上是被吸收光的补色即透过光的颜色。因此，透过光的波长及数量决定了玻璃的颜色、纯度及亮度，是鉴定有色玻璃的重要依据。

本实验采用721型分光光度计测定有色光学玻璃在不同波长光照射下的透过率。

物质对单色的吸收可用Beer-Lambert定律予以定量说明，其表达式为：

E = -lgT = εCL

E为吸光度，若用D代表-1gT，则称为光密度，E与D的物理意义完全相同；T为透光率，是出射光强度(I)与入射光强度(I0)之比，其值不大于l，常用百分数表示；ε为吸收系数，它代表吸光物质在单位浓度及单位厚度的吸收度，是物质的特性常数，在一定条件(单色光的波长、溶剂、温度等)下，是一定值；C 为吸光物质的浓度（着色浓度）；L为光路长度（试样厚度）。

根据beer-Lambert定律，通过透光率与单色光波长的关系——透射光谱曲线，可鉴定有色玻璃的颜色及确定合适的着色剂用量。

某些物质由于对可见光产生选择性吸收，使透射出来的光再通过棱镜时可以获得一组不连续光谱，称为吸收光谱，分光光度法就是根据吸收光谱原理建立的分析方法之一。它要求入射光接近于单色光。其谱带宽度不超过3～5nm。因此，

分光光度计都带有单色器。

三、仪器与药品

1、药品

有色厚薄玻璃数块

2、仪器

721型分光光度计采用自准式光路，单光束方法，波长范围为360～800nm。

光电流大小表示试样对相应波长光的透过率T。转动分光光度计棱镜3的角度，可调节射入狭缝的光的波长，以此来选择单色光。

图5-1 721型分光光度计光路图

1－光源灯；2－聚光透镜；3－色散棱镜；4－准直镜；5－保护玻璃；6－狭缝；7－反射镜；8－光栏；9－聚光透镜；10－色散皿；11－光门；12－保护玻璃；13－光电管

四、实验步骤

(一)试样制备

选择无缺陷的玻璃，经切裁、研磨抛光后成50mm×14mm×2mm片状试样，用酒精擦洗，并用镜头纸撩净。

(二)测试步骤

(1)手持试样边缘，将其嵌入弹性夹内，并放入比色器座内靠单色器一侧，用定位夹固定弹性夹，使其紧靠比色器座壁。

(2)在仪器尚未接通电源时，用电表校正螺丝调节电表指针，使其在“0”刻度线上。

(3)接通稳压电源，打开仪器开关，打开比色器暗盒盖，将仪器灵敏度放在“l”位。调节“0”电位器使电流表指针在“0”刻度线上，仪表预热20min后，旋转“λ”旋钮选择需用的波长，用“0”电位器使电表指针准确处于“0”刻度线上。

(4)使比色器座处于空气空白校正位置，轻轻地将比色器暗箱盖合上，这时，暗箱盖将光门挡板打开，光电管受光，调节“100％”电位器，使电表指针准确处于100％处。

(5)放大器灵敏度有三档，是逐步增加的，其选择原则是保证在校正时能良好地调节“100％”电位器。在能使指针至满度线的情况下，尽可能地采用灵敏度较低的档，这样，仪器将有更高的稳定性。所以．使用时，一般置于“1”档，只有当灵敏度不够时，再逐级升高，但改变灵敏度后，需重新校正“0”位及“100％”。

(6)按步骤(3)，(4)连续几次调“0”和“100”后无变动，即可以进行测定。

(7)将待测试样推入光路，电流表指针所指示值即为某波长光下的透过率T，或光密度D，其中，D＝-lgT。

(8)在单色光的波长为360～800nm范围内，每隔20nm测定试样透过率T或光密度D。

五、注意事项

若被测试样颜色太深，T值太低，D值太高时，电表指示的读数有一定的误差，可在空白校正及测定时加设一块lE中性滤光片。若此时电表读数为0.74D，则交际值为1.74D，相应的透过率为1．82％。中性滤光片是在很宽的波长范围内透过率基本上差不多的玻璃片，计有0.5D，1D，1.5D三种以备选用。

六、实验结果

1.设计表格，将实验测得的数据记录于表中。

波长

λ / nm 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580

透过率T / % 薄玻璃75.5 81.1 85.3 83.9 83.0 85.5 85.7 84.8 85.3 85.8 87.3 86.2 厚玻璃80.3 84.2 89.9 89.2 89.3 91.0 90.7 91.0 91.1 91.6 90.9 89.8 棕色14.1 24.6 34.1 36.9 35.4 34.8 34.6 36.1 39.8 45.5 53.1 56.1 绿色52.7 59.0 68.8 58.7 51.5 54.1 59.1 65.4 70.6 73.3 73.3 66.3 蓝色76.6 79.1 85.3 54.6 83.3 81.4 75.7 69.1 62.0 60.4 64.7 54.2

波长λ / nm 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800

透过率T / % 薄玻璃84.2 85.3 82.5 81.9 81.6 80.6 79.8 78.5 77.1 75.7 74.4 厚玻璃88.7 88.2 87.3 86.5 86.0 84.3 82.8 81.6 80.1 79.0 78.1 棕色56.9 59.7 59.8 59.9 61.5 62.9 62.3 61.0 59.3 58.1 57.3 绿色58.8 53.0 48.9 47.6 50.8 51.8 54.5 55.8 56.1 55.5 54.4 蓝色48.3 50.1 48.6 50.2 61.5 74.5 79.3 79.4 78.2 77.4 76.2

2.将实验记录数据，以透过率T作纵坐标，以单色光波长λ(nm)为横坐标，

用描点法做出玻璃的透过光谱曲线。

图五种玻璃的透过光谱曲线