Ústav fyzikální elektroniky PřF MU
Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory
Pracovní list
Úloha 7: Absorpce a emise světla
Jméno: Naměřeno:
Skupina: Otestováno:
Absorpce IR/VIS záření v polovodičích
1. Popište výsledek pozorování spekter prošlých přes destičky z křemíku a arzenidu galitého:
2. Pro obě látky vypočtěte vlnovou délku fotonu λg s energií rovnou šířce zakázaného pásu Eg.
Porovnejte ji s vlnovou délkou λ0, od které spektrometr neregistruje žádné záření.
GaAs Si
Eg [eV] 1,34 1,12
λg [nm]
λ0 [nm]
3. Více záření prochází přes křemík arzenid galitý.
4. Vysvětlete, proč u křemíku intenzita prošlého záření od určité hodnoty vlnové délky nejprve roste,
ale pak opět klesá:
1
Absorpce UV záření
1. Pomocí spektrometru Avaspec změřte vlnovou délku absorpční hrany ve skle, v brýlové čočce
s UV filtrem, v plexiskle, polykarbonátu a hliníkové folii.
sklo plexisklo polykarbonát brýle s UV filtrem hliník
λ [nm]
2. Můžete si být jisti, že tímto způsobem opravdu měříte jen absorpci? ano ne,
protože
3. Změřte závislost prošlé intenzity UV záření na tloušťce skla pro vlnovou délku λ = 330 nm.
Tloušťku skleněných destiček změřte mikrometrem.
Měření intenzity I v závislosti na tlouštce vloženého skla d:
d [mm] 0
I
tint [ms]
4. Z měřených hodnot sestrojte pomocí programu QtiPlot grafy v lineárním i logaritmickém měřítku.
Metodou nejmenších čtverců určete koeficient absorpce UV záření ve skle.
Nalepte graf v lineárním měřítku
2
Nalepte graf v logaritmickém měřítku s proloženou lineární závislostí.
Koeficient absorpce k =
Poznámky k experimentu:
Luminiscence a rozptyl
1. Pozorujte luminiscenci a rozptyl v kapalině. Mýdlový roztok v akváriu a barviva v kyvetách
prosvětlujte světelným zdrojem a kolmo na tento směr pozorujte záření vycházející z kapaliny
přes polarizační filtr.
Co pozorujete při otáčení filtru u mýdlového roztoku? Pokuste se o vysvětlení.
Při pozorování kapaliny kolmo na směr šíření světla ze zdroje se
intenzita se s otáčením
polaroidu
mění
pozorovaný jev
mýdlový roztok ano ne luminiscence rozptyl
fluorescein ano ne luminiscence rozptyl
eosin-Y ano ne luminiscence rozptyl
3
2. Pozorujte absorpci záření v luminescenčním roztoku na optické lavici.
3. Pozorujte emisní spektrum fotoluminescence záření z kyvety po ozáření modrým světlem LED
diody.
emise dioda emise fluorescein emise eosin Y
rozsah vln. délek (nm)
Emise záření, zdroje světla
1. Pozorujte spektrum rtuťové výbojky. Najděte nejintenzivnější čáry ve spektru a porovnejte je
s atlasem vlnových délek.
spektrální čára λmer [nm] λtab [nm]
zelená
fialová nejint.
žlutá 1
žlutá 2
2. Studujte spektrum kompaktní zářivky. Porovnejte její spektrum se spektrem rtuťové výbojky
z horského slunce.
V čem je podobné?
V čem se liší?
3. Pomocí hranolového spektrokopu pozorujte spektrum nízkotlaké sodíkové výbojky Phywe. Kolik
čar vidíte ve žluté oblasti? Kolik čar vidí spektrometr Avaspec? Srovnejte výsledek pozorování
s atlasem a diagramem.
počet čar spektroskop počet čar Avaspec λmer [nm] λtab [nm]
Co ve výbojce svítí?
4
4. Studujte časový vývoj spektra vysokotlaké sodíkové výbojky po zapnutí. Jaký jev pozorujete?
Jaké je jeho vysvětlení? Jaký je rozdíl mezi spektry nízkotlaké a vysokotlaké sodíkové výbojky?
5. Studujte spektrum doutnavky. Jaký plyn obsahuje?
6. Porovnejte spektra různých diod LED. Jak se spektra diod liší od spekter výbojek a proč?
7. Pomocí spektrometru Avaspec srovnejte spektrum modré a bílé diody LED. V čem jsou podobná?
5