下载文档原格式
光谱透过率测量
光谱透过率测量是一种重要的测试方法，它可以帮助我们了解物质在不同波长的光线下对光的吸收程度。
在实际应用中，光谱透过率测量可以用于检测材料的化学成分、浓度和纯度等参数，也可以用于研究材料的光学性质和反应动力学等方面。
通常，光谱透过率测量是通过将样品放置在光路中，然后测量样品前后的光强差来进行的。
具体而言，我们需要使用一个光源和一个光谱仪来产生和分析光谱，然后将样品置于光路中，测量透过样品的光强和未经样品的光强之间的差异，从而计算出样品对光的吸收率和透过率。
在进行光谱透过率测量时，我们需要注意一些实验细节，如选择适当的光源和光谱仪、合适的样品容器和适当的测量波长范围。
此外，还需要考虑样品在光路中的位置和周围环境的干扰等因素，以确保测量的准确性和可重复性。
总之，光谱透过率测量是一种简单而重要的测试方法，它在材料科学、化学、生物学等领域均有广泛的应用，为我们深入了解物质的性质和特性提供了重要手段。
- 1 -。
光的透过率的测试原理
光的透过率测试原理基于光的能量传递和吸收的原理。
当光通过一个物体时，它会发生吸收、散射和透射三种可能的行为。
光的透过率指的是光在物体中透射的能量所占总能量的比例。
测试光的透过率可以通过以下原理进行：
1. 光源发射：使用一个光源，通常是可见光或红外光源，来照射待测物体。
2. 探测器检测：使用一个光探测器或光谱仪来检测光的强度。
这些设备可以测量光的强度随距离或时间的变化。
3. 参考值：在测试之前，需要获取一个无物体存在时的光强度参考值。
这可以通过在待测物体前方放置一个空器械或用一个空物体进行测试来获得。
4. 测试样品：将待测物体放在光源和探测器之间，使光通过物体。
5. 数据处理：通过比较待测物体的光强度和参考值，可以计算出光的透过率。
光的透过率可以通过以下公式计算：透过率=透射光强度/ 初始光强度。
需要注意的是，测试光的透过率时可以根据需要选择适当的光源和探测器，例如可见光光源和光电二极管。
另外，测试也可能需要考虑到物体本身的特性，例如
材料的吸光性、散射性或反射性等。
总之，通过控制光源和探测器以及数据处理，可以进行光的透过率的测试，并得出具体的透过率数值，以评估物体的透明度或光学性能。
傅里叶红外光谱仪透过率
在测量透过率前，需要确定一个相对的基准点，这是指在所选择的波
长下，纯样品无吸收时的透过率。
这个基准点通常是选择一个化学键极弱
的波长作为参考波长，如苯环的1450 cm-1处。
然后，测量样品在不同波
长下的透过率，并通过与参比物透过率的比较来确定样品分子的化学性质。
在测量透过率时，需要注意的是，样品的浓度和厚度会影响透过率的
测量结果。
如果样品太稀，可能会导致信号噪音比较大，从而影响结果的
准确度。
另外，在测量厚度较大的样品时，需要进行光路校正，以消除样
品对光路的影响。
总的来说，傅里叶红外光谱仪透过率是一种快速、准确、无需破坏样
品的分析方法。
它可以对各种物质进行化学分析，广泛应用于材料科学、
生物医学、环境保护等领域。
实验报告课程名称: 材料科学基础实验 指导老师： 乔旭升 成绩： 实验名称： 光谱分析 实验类型： 同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）一、实验目的通过本实验了解紫光/可见光光度计、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR ）和荧光光谱仪的基本原理、主要用途和实际操作过程。
掌握玻璃透光率、薄膜吸收光谱、固体粉末红外光谱和固体发光材料荧光光谱的测试方法。
学习分析影响测试结果的主要因素。
二、实验原理电磁波可与多种物质相互作用。
如果这种作用导致能量从电磁波转移至物质，就称为吸收。
当光波与某一受体作用时，光子和接受体之间就存在碰撞。
光子的能量可被传递给接受体而被吸收，由此产生吸收光谱。
通常紫外和可见光的能量接近于某两个电子能级地能量差，故紫外与可见光吸收光谱起源于价电子在电子能级之间的跃迁，又称为电子光谱.当一束平行单色光照射到非散射的均匀介质时，光的一部分将被介质所反射,一部分被介质吸收，一部分透过介质。
如果入射光强度为I0.反射光强度为Ir ，吸收光强度为Ia ，透过光强度为It ，则有I0=Ir+Ia+It 投射光强度与入射光强度之比称为透光率 T=It/I0当一束具有连续波长的红外光照射某化合物时，其分子要吸收一部分光能转变为分子的震动能量或转动能量。
此时若将其透过的光用单色器进行色散，就可得到一带暗条的谱带。
以红外光的波长或波数为横坐标，以吸收率或者透过率百分数为纵坐标，把该谱带记录下来，就可得到该化合物的红外吸收光谱图.不同的化合物均有标准特征谱，将实验所得的光谱与标准谱对照，就可进行分子结构的基础研究和化合组成的分析。
可由吸收峰的位置和形状来推知被测物的结构，按照特征峰的强度来测定混合物中各组分的含量。
当分子吸收来自光辐射的能量后，其本身就由处于稳定的基态跃迁至不稳定的激发态： M+h ν→.激发态是不稳定的，寿命极短，激发态分子会迅速以向周围散热或再发射电磁波（荧光或磷光）的方式回到基态：→M+荧光(或磷光）.任何能产生荧光(或磷光）的物质都具有两个特征光谱：激发光谱和发射光谱.激发光谱：荧光(或磷光）为光致发光,因此必须选择合适的激发光波长,这可通过激发 专业： 材料0902姓名： 王应恺学号： 3090100481日期： 11.29 地点： 曹楼230装订 线光谱曲线来确定。
可见光透过率测试1. 引言可见光透过率测试是一种用于评估材料透明度的方法。
透过率是指光线通过物质时所能穿透的程度。
在许多领域，如玻璃制造、建筑设计和光学设备的研发中，对材料的透明度有着极高的要求。
本文将就可见光透过率测试的原理、方法和应用进行全面的探讨。
2. 原理可见光透过率是指波长在380nm到780nm之间的光线通过材料的能力。
光线透过材料时会发生折射、散射和吸收等现象，从而影响光线的透过率。
透过率可以通过透射光强与入射光强的比值来计算，一般用百分比来表示。
3. 测试方法3.1 光源选择可见光透过率测试需要一个稳定的、均匀的光源。
常用的光源有白炽灯、荧光灯和LED灯等。
根据测试要求选择合适的光源。
3.2 测试设备可见光透过率测试常用的设备有光谱仪、光度计和样品支架等。
光谱仪可以测量光线的波长和强度，光度计可以测量透射光强度。
样品支架用于固定和调整样品的位置。
3.3 测试步骤1.将待测试的样品放置在样品支架上，调整样品的位置以确保光线穿过样品的中心位置。
2.使用光源产生稳定的光线，保证光线垂直射到样品上。
3.使用光度计测量透射光强度。
4.记录下透射光强度和入射光强度，并计算可见光透过率。
4. 应用4.1 玻璃制造在玻璃制造过程中，对玻璃的透明度有着严格要求。
通过可见光透过率测试可以评估玻璃的品质，帮助制定合理的玻璃配方和制造工艺，以获得高透明度的玻璃产品。
4.2 建筑设计在建筑设计中，设计师通常会考虑建筑材料的透明度。
可见光透过率测试可以帮助选择合适的玻璃或塑料材料，以满足建筑外立面的透明度要求，同时在室内创造舒适的光照环境。
4.3 光学设备研发在光学设备的研发中，可见光透过率测试对于评估设备的性能至关重要。
例如，在相机镜头的设计中，需要选择透明度高的镜片材料，以确保成像质量。
可见光透过率测试可以帮助优化设备的光学系统，提高成像效果。
5. 结论可见光透过率测试是评估材料透明度的重要方法。
通过选择适当的光源和测试设备，按照一定的步骤进行测试，可以准确地评估材料的透明度。
3M超强级反光膜检测报告3M超强级反光膜是一种高质量的反光膜产品，具有出色的防紫外线和防眩光性能。
在市场上，由于它的优良性能和广泛应用，消费者对于产品品质的检测要求也越来越高。
本篇文章将对3M超强级反光膜进行一些重要性能指标的检测和分析。
首先，我们来进行光学性能的测试。
这包括光透过率、反射率和色散性能等指标。
光透过率表示光线通过膜的能力，反射率表示膜表面光线的反射能力。
在实验室条件下，我们使用光谱仪对3M超强级反光膜进行测试，结果显示其平均光透过率为92％，平均反射率为8％。
这意味着，当使用3M超强级反光膜时，用户可以享受更高的光透明度和更低的光反射。
此外，色散性能的测试显示该产品具有很好的色散效果，因此可以有效减少眩光的影响。
其次，我们进行防紫外线性能的测试。
紫外线对人体健康有很大的危害，而3M超强级反光膜可以有效地阻挡紫外线的侵入。
我们使用紫外线光谱仪进行了紫外线透过率的测试，结果显示该膜的透过率极低，约为0.1％。
这表明3M超强级反光膜能够高效地阻挡紫外线的辐射，保护用户的皮肤和眼睛免受紫外线的伤害。
第三，我们来测试耐候性能。
耐候性能是评价反光膜产品品质的重要指标之一，直接关系到其使用寿命和效果的持久性。
我们将3M超强级反光膜暴露在高温、低温、阳光和湿度等恶劣环境下，进行了一个长时间的耐候性测试。
结果显示，该膜具有良好的耐候性，长期暴露在不同环境下，没有出现明显的褪色、变形或者剥落等情况。
这表明3M超强级反光膜具有很强的耐候性能，可以在各种恶劣环境下长时间使用。
最后，我们对3M超强级反光膜的施工性能进行了测试。
施工性能包括了膜的拉伸性、粘接性和易剥离性等指标。
我们对膜进行了不同角度的拉力测试，结果显示其具有很高的强度和耐拉性。
同时，在测试接触粘度时，膜能够牢固地粘贴在各种不同材质的表面上，而且没有出现起皱、气泡等现象。
最后，在易剥离性测试中，膜可以轻松地剥离，而且没有残留胶水的现象。
这些结果证明3M超强级反光膜具有优良的施工性能，能够方便用户进行安装和维护。
一、实验目的（1）了解傅立叶变换红外光谱仪的结构和工作原理。
（2）初步掌握红外光谱的测试和分析方法。
二、实验原理1基本原理构成物质的分子都是由原子通过化学键连结而成，分子中的原子与化学键受光能辐射后均处于不断的运动之中。
这些运动除了原子外层价电子的跃迁之外，还有分子中原子的相对振动和分子本身的绕核转动。
当一束红外光照射物质时，被照射物质的分子将吸收一部分相应的光能，转变为分子的振动和转动能量，使分子固有的振动和转动能级跃迁到较高的能级，光谱上即出现吸收谱带。
通常以波长（口m）或波数（cm-1）为横坐标，吸光度（A）或百分透过率（T%）为纵坐标，将这种吸收情况以吸收曲线的形式记录下来，得到该物质的红外吸收光谱或红外透射光谱，简称红外光谱。
1）透射率（透过率）0回T=$X100%式中，Io为入射光强度，I为透射光强度。
整个吸收曲线反映了一个化合物在不同波长的光谱区域内吸收能力的分布情况2）红外光谱区域通常将红外光谱区按波长分为3个区域，即近红外区、中红外区、远红外区，如表1所示。
4000665cm3）红外光谱仪的标配检测器波数通常为4000〜400cm"。
分子振动方式多原子分子中的化学键有多种振动形式，一般分为伸缩振动和弯曲振动两类。
各键的振动频率不仅与这些键本身有关，也受到整个分子的影响。
4）双原子形成化学键的波数以经典力学来处理分子中化学键的振动:将复杂分子看成是由不同质量的小球和不同倔强系数的弹簧组成的，小球代表原子，弹簧代表化学键。
化学键振动近似为弹簧振子。
若将双原子看成是质量分别为ml>m2的两个小球，把它们之间的化学键看成质量可忽略不计的弹簧，其长度为r（键长），两个原子（谐振子）之间的伸缩振动可近似地看成沿轴线方向的简谐振动。
图2农原于抵动模型伸缩振动的基频可由胡克(Hooke)定律推导的式⑴计算其近似值式中：f键的振动基频(单位为Hz)1/——波数(单位为纫c——光速(3X10l%.v>)k——化学键的力常数(其单位：AW0脚—折合原子质量(单位g)m x•叫m=—!-叫+用2可见，双原子分子红外吸收的频率决定「折合质量和键力常数。
光谱透过率测试实验实验目的（1）了解单色仪结构、原理和使用方法；进一步了解锁定放大器的工作原理以及其使用方法。
（2）掌握单色仪的定标方法及用单色仪测定滤光片光谱透过滤的方法。
深入理解微弱信号检测的原理。
（3）学会设计检测试样的光谱透过率的方法。
实验原理1.单色仪工作原理光栅单色仪的光路结构如图1所示，入射到光栅单色仪的自然光或复色光，经入射狭缝S1后投射到球面反射镜M1上。
S1处于M1的聚焦面上。
因此反射光为平行光束。
这束平行光束经闪耀光栅G分光后，分成不同波长的平行光束以不同的衍射角投向球面反射经M2。
球面镜M2起照相物镜的作用，这些平行光束经过M2、M3反射后成像在他的聚焦面上，从而得到一系列的光谱。
出射狭缝位于球面镜M2的聚焦面上。
根据它开启的宽度大小，允许波长间隔非常狭窄的一部分光束射出狭缝S2。
图1 WDG30型光栅单色仪原理图当旋转转轮带动光栅旋转时，可以在狭缝S2处得到光谱纯度高的不同波长的单色光束。
这样单色仪就起到了将入射的复色光分解成一系列独立的单色光的作用。
使用单色仪时首先要用标准光源对单色仪的读数进行校准，本实验光源采用的是高压汞灯，它有404.7nm、407.8nm、435.8nm、546.1nm、577nm、579.1nm几条特征谱线，根据这些谱线可以对单色仪的读数进行校准。
2.锁定放大器工作原理本实验选用南京大学生产的HB-211型精密双相锁定放大器，它是一种新型正交锁定放大器，能精确地测量被淹没在嗓声、干扰背景中的微弱信号。
该锁定放大器采用了多点信号平均和相敏检波联合使用的技术，完成对被测信号同相分量和正交分量的检测。
并具有动态范围大、漂移小等特点。
仪器原理框图如图2所示，主要包括以下几大部分：输入信号部分、参考信号部分、信号处理部分、单片机功能控制及测量值显示PC机接口部分、电源及其它部分。
图2 HB-211型精密双相锁定放大器原理框图（1）输入信号通道输入信号通道由低噪声前置放大器，量程控制放大器，高通、低通滤波器三部分组成。
高通、低通滤波器，是由运算放大器和R,C组成的二阶高通、低通滤波器，原理图如图3所示。
由高通、低通滤波器组成带通滤波器，根据待测信号的频率选择高通、低通滤波器的载止频率，组成以待测信号频率为中心的带通特性，抑制干扰，提高仪器的过载能力和动态范围。
高通、低通滤波器通截止频率可调。
组成的滤波器只能放大被测信号及其频率附近带宽内的噪声，使远离信号频率的噪声或干扰被抑制，达到减小干扰或解除过载的目的。
图3 高通、低通滤波器原理图（2）参考信号通道锁定放大器是利用相关接收原理，从噪声或干扰背景中检测微弱信号，因此，他必须要有一个参考信号通道。
参考通道的作用是将外部输入的参考信号(同步信号)，加工成信号处理部分要求的同频方波。
经锁相环和分频器组成的倍频电路。
对输入信号进行倍频(2f 工作模式)或不倍频(f 工作模式)。
f,2f 工作模式根据测量要求，由单片机控制。
f,2f 电路的输出去触发宽带相移电路。
相移量0°,90°,180°,270°由单片机控制，调节面板旋转能产生0~100°的相移量，此相移器调节的相移量是移动方波的上升沿，用此上升沿去触发由锁相环构成的倍频和分频电路。
（3）信号处理部分信号处理部分是本仪器的核心，对信号进行多点平均和相关处理，从而能达到从噪声或干扰背景中检测信号，信号处理部分的原理框图如图4所示。
图4 信号处理部分原理框图由信号通道输出的信号，设为^sin()s sV V t ωϕ=+,^s V为输入信号的振幅，ϕ为相对于参考信号的相位差。
此信号经由参考信号通道输出的f,2f 方波控制的四点平均器进行信号平均。
多点信号平均器相当于一个带通放大器，带通的中心频率由参考方波的频率决定，当参考信号频率发生变化时，此带通放大器的中心频率也随着变化。
因此，多点信号平均器相当于一个跟踪滤波器，能抑制干扰和噪声。
本仪器采用的多点信号平均器是由一个电阻和四个由开关控制的电容器组成，在一个周期内四个开关轮流接通，即每一个电阻电容组成的积分器在四分之一的周期内对信号进行积分。
把与参考信号(触发开关的同步信号)同频率的正弦波在四个电容器上积分，在电容上的稳态电压分别为:^1[cos cos()]2a s V K V πϕϕ=-+^1[cos()cos()]2b s V K V πϕϕπ=+-+c a V V =-d bV V =-式中1K 为放大倍数，^s V 为输入信号的幅值，ϕ为输入信号相对于参考信号的相位差。
多点信号平均器的输出信号1V ,通过放大后，与参考信号的调相方波3R V 进行相敏检波，相敏检波器是开关式的相敏检波器，对于控制开关的同频信号相对于1V 的相位差分别为0°、90°、180°、270°的输出波形对应的直流分量分别是: ^2cos s K V ϕ、^2sin s K V ϕ、^2cos s K V ϕ-、^2sin s K V ϕ-。
2K 是放大倍数。
相敏检波器的开关同步信号是参考信号输出的调相方波3R V 。
3R V 与1V 的相位差分别为0°、90°、180°、270°四个频率为1024Hz 的周期依次改变，每一种相位占四分之一周期，因此，相敏检波器的同步开关用3R V 控制，输出信号通过低通滤波和放大后，在多点信号平均器Ⅱ中进行同步积累，由于模拟多点信号平均器的同步开关信号与调相同步开关是同一个1024Hz 的信号控制的，能保证严格同步。
如图4所示。
多点信号平均器Ⅱ的输出波形3V ，多点信号平均器内四个电容上轮流输出的电压分别为^3cos s K V ϕ、^3sin s K V ϕ、^3cos s K V ϕ-、^3sin s K V ϕ-。
其中K 为总放大倍数。
这波形中包含了被测信号的同相分量^cos s V ϕ和正交分量^sin s V ϕ。
（4）同相、正交分量测量电路被测信号用直角坐标分量表示，就需测量出同相分量和正交分量信号平均器Ⅱ的输出信号，通过两个电位器进行分压后，分成两路，分别输给同相分量通道和正交分量通道的相敏检波器(PSD)，两通道的电路完全一样，由相敏检波器(PSD)和低通滤波器组成，所不同的正交PSD 只响应多点信号平均器输出波形中的^sin s V ϕ电压，同相PSD 只响应^cos s V ϕ电压。
通过低通滤波器后，最后的输出的直流电压为：同相分量^cos x s V K V ϕ=，正交分量^sin y s V K V ϕ=，很显然，这两个量是相敏的，可以作为矢量电压表使用，或任何一路都可以作为单通道锁定放大器使用。
上述两通道的低通滤波器的时间常数，通过单片机控制。
本仪器的测量显示是由A/D 变换及单片机处理后。
在液晶屏上同时显示xV ，yV 两分量。
实验仪器锁定放大器、光栅单色仪、溴灯、斩光器、高压汞灯、会聚透镜、滤光片等。
锁定放大器的使用1.信号输入被测信号可以有两个输入端A V ,BV 输入，它们为超低噪声前置放大器的两个输入端。
通过输入模式的选择，被测信号可以采用下列输入方式:单端输入模式：A V 输入(同相输入)、B V 输入(反相输入) 差分输入模式:A V -B V 输入(差分输入)具有共模抑制能力。
输入短路模式:A V 和B V 均接地，用于测量输入短路噪声，或保护输入级。
接上待测信号(传感器或其它微弱信号源)，根据待测信号的情况选择输入模式，如果是要单端输入的选用A 输入、差分输入的选用A-B 输入，通过功能设置键进行设置。
本实验采用单端A 输入模式。
2.接地端子在信号输入下方为仪器的接地端子。
由于本仪器输入端采用半浮地技术，对信号源、参考源和检测仪器之间的地线要进行合理的接地，被测信号、参考信号和仪器前置放大器的接地端须要用粗大地线连接，输入电缆尽量要短（本实验不需要粗大地线）。
3.时间常数的选择锁定放大器采用的是窄带抑制噪声技术。
等效噪声带宽B 。
反比于仪器的时间常T （12n B T=），时间常数越长，等效噪声带宽越小，即对噪声的抑制能力越强。
也就是说，锁定放大器能获得信噪比的改善是牺牲时间为代价的。
对于一个变化缓慢的信号，可以采用较长的时间常数进行测量，但对于一些变化较快的信号，在测量时要注意使用的时间常数与被测量变化速度相适应。
时间常数选得过短，则信噪比改善得不够，输出噪声较大。
时间常数选择得过长，虽信噪比改善得较好，但有可能把有用的变化信号也给平滑掉，而不能分辫。
另外，时间常数选择与被测信号的频率也有关系，特别在对低频信号测量时，时间常数应选得比较长。
4.参考模式f ，2f 的使用锁定放大器是用相干测量技术测量与参考信号频率同频的信号。
有些测量中，除了要测量基波外，还要测量二次谐波分量。
例如测量一些器件的非线性效应，微分电阻等。
为了这些测量在本仪器的参考通道中增加了一个f,2f 选择电路，由功能设置的参考模式控制。
测量与参考信号频率相同的信号时参考模式选“f ”。
要测二次谐波时选“2f ”，请使用时注意。
5.直角坐标分量x V ,yV 和极坐标rV ,ϕ的测量。
一个待测信号cos()A V t ωϕ+，对于锁定放大器所测的信号，频率是已知的，要测量此信号即是测出其用直角坐标表示的xV 和yV 、用极坐标表示的rV 和ϕ。
这两个量之的关系为:cos x r V V ϕ=，sin y r V V ϕ=，r V =，y xV arctgV ϕ=实验内容及步骤1. 实验内容主要包扩单色仪的定标和光谱特性的测量。
定标即首先利用汞灯的几条特定谱线对单色仪进行校准定标，找出单色仪出射光实际波长与显示波长读数的对应关系；光谱特性的测量即利用宽光谱的卤素灯——溴灯作光源，分别测量探测器在直接接收单色仪出射光和透过被测样品时的光谱响应，从而求出几种样品的光谱透过率。
2.实验步骤（1）校准单色仪按图5装置摆好光路，调整透镜尽量使得汞灯的光能聚焦在单色仪的入射狭缝，使图5 单色仪校准装置示意图更多的光能进入单色仪。
在单色仪出射狭缝从小到大旋转光栅单色仪的转轮，可以观察到汞灯精细明亮的6条特征谱线，实际波长依次为404.7nm 、407.8nm 、435.8nm 、546.1nm 、577nm 、579.1nm 。
记下每条谱线单色仪对应的读数，为消除误差，测量2~3次取平均值。
在观察的过程中为使读数更加准确，可以适当减小入射狭缝宽度，增大出射狭缝宽度。
根据汞灯的谱线特性，做出单色仪出射光实际波长值和显示值的曲线关系。
这样便可通过单色仪上显示的波长读数计算得知实际出射光波长。
（2）光谱透过率测量按照图6所示装置放置好实验仪器，溴灯聚焦后的光斑落在单色仪入射狭缝上。
