Nắm ủược lý thuyết về hiệu thế tiếp xỳc tại lớp chuyển tiếp p-n và quy luật sự phụ thuộc của ủiện trở lớp chuyển tiếp vào nhiệt ủộ.
Thực hành xỏc ủịnh hiệu ủiện thế tiếp xỳc tại lớp chuyển tiếp p – n.
6.2. Cơ sở lý thuyết
6.2.1. Mật ủộ ủiện tớch
Chuyển tiếp p-n là cấu trúc cơ bản có mặt trong rất nhiều linh kiện bán dẫn. Trước hết ta xột một mụ hỡnh chuyển tiếp p-n ủồng chất lớ tưởng một chiều.
Xột một ủơn tinh thể bỏn dẫn trong ủú một nửa pha tạp ủồng ủều loại n, nửa kia loại p.
Do sự chờnh lệch về mật ủộ hạt dẫn nờn cú sự khuếch tỏn của ủiện tử từ bán dẫn n sang bán dẫn p và sự khuếch tán của lỗ trống từ bán dẫn p sang bán dẫn n. Nhưng bờn phớa p ở gần lớp tiếp giỏp, cỏc ủiện tử từ bỏn dẫn n sang tỏi hợp với lỗ trống, còn bên phía n ở gần lớp tiếp giáp lỗ trống cũng bị tái hợp bởi ủiện tử. Vỡ vậy ở vựng khụng gian gần lớp tiếp giỏp chỉ cũn lại chủ yếu là cỏc ion õm acceptor ở phớa p (với nồng ủộ Na) và cỏc ion dương donor ở phớa n (với nồng ủộ Nd). Vựng này cú rất ớt hạt dẫn tự do nờn cũn gọi là vựng nghốo
Lớp ủiện tớch dương phớa n cú bề dày Wn, cú mật ủộ ủiện tớch (xột trờn 1 ủơn vị thể tớch) là ρn = e.Nd; cũn lớp ủiện tớch õm phớa p cú bề dày Wp và cú mật ủộ ủiện tớch là ρp = -e.Na.
Do ủiện tớch của toàn bộ vựng khụng gian lớp tiếp giỏp ủược trung hũa nên:
Qn = -Qp → ρn.Wn.S = -ρp.Wp.S → Nd.Wn = Na.Wa (6.1)
* Vậy: phớa bỏn dẫn cú mật ủộ tạp chất càng lớn thỡ bề dày của phần ủiện tớch không gian gần lớp tiếp giáp sẽ càng nhỏ và ngược lại.
6.2.2. Hiệu ủiện thế ở vựng ủiện tớch khụng gian, sự phõn cực lớp tiếp xúc p-n
6.2.2.1. ðiện trường tiếp xúc
Do 2 bờn lớp tiếp giỏp cú ủiện tớch trỏi dấu nờn hỡnh thành một ủiện trường tiếp xúc Etx hướng từ phía n sang phía p. ðiện trường này hình thành một
33
hiệu ủiện thế tiếp xỳc Utx trong vựng ủiện tớch khụng gian, ủộ lớn của hiệu ủiện thế tiếp xỳc ủược xỏc ủịnh bởi biểu thức:
2 2
0
( W W )
2
= d n − a p
tx
e N N
U εε (6.2)
Trong ủú: ε là hằng số ủiện mụi.
6.2.2.2. Sự phân cực lớp tiếp xúc p-n
ðiện trường tiếp xỳc cản trở sự khuếch tỏn của cỏc hạt dẫn ủa số (cơ bản) ở 2 bên bán dẫn qua vùng tiếp giáp, nhưng lại làm cho các hạt dẫn thiểu số (khụng cơ bản) ở 2 bờn bỏn dẫn dịch chuyển tạo nờn dũng ủiện cuốn (trụi). Sự dịch chuyển của ủiện tớch qua lớp tiếp giỏp dừng lại khi trạng thỏi cõn bằng ủược thiết lập, dũng ủiện toàn phần qua lớp tiếp giỏp triệt tiờu, khi ủú ủiện trường tiếp xỳc ủạt giỏ trị xỏc ủịnh.
Khi ủặt ủiện ỏp ngoài một ủiện ỏp thuận Ut ≠ 0 (cực õm nối với phớa n, cực dương nối với phớa p). ðiện trường ngoài ngược chiều ủiện trường tiếp xỳc làm hàng rào thế năng của lớp chuyển tiếp hạ thấp từ eUK xuống còn e(UK – Ut).
Do ủú, mật ủộ dũng khuếch tỏn của ủiện tử và lỗ trống tăng lờn, cũn mật ủộ dũng cuốn của chỳng vẫn rất nhỏ và khụng thay ủổi mấy. Người ta gọi ủõy là phõn cực thuận cho lớp tiếp xúc p-n.
Khi ủặt ủiện ỏp ngoài một ủiện ỏp ngược Un ≠ 0 (cực õm nối với phớa p, cực dương nối với phớa n). ðiện trường ngoài cựng chiều ủiện trường tiếp xỳc làm hàng rào thế năng của lớp chuyển tiếp nâng lên từ eUK lên e(UK + Un). Do ủú, mật ủộ dũng khuếch tỏn của hạt dẫn cơ bản tiến ủến 0, chỉ cũn lại mật ủộ dòng cuốn của hạt dẫn không cơ bản rất nhỏ và ắt thay ựổi. đó là dòng ựiện bão hũa ngược cú chiều từ n sang p. Người ta gọi ủõy là phõn cực ngược cho lớp tiếp xúc p-n.
6.2.2.3. Tớnh chỉnh lưu của dũng ủiện qua lớp chuyển tiếp p-n
Khi phõn cực thuận với hiệu ủiện thế Ut, mật ủộ dũng toàn phần qua lớp chuyển tiếp có dạng:
1 . . 1
−
= − = −
t tx t
B B B
eU eU eU
k T k T k T
J Js e A e e (6.3)
Khi thế phõn cực nhỏ (cỡ vài chục mV), xột ở nhiệt ủộ phũng trong khoảng từ 300K – 350K, ta có thể xem e.Ut << kB.T.
Thực hành Vật lý Chất rắn
34
Trong ủú: kB = 1,38.10-23 (J/K ) = 8,62.10-5 (eV/K).
Áp dụng cụng thức gần ủỳng: 1
t B
eU
k T t
B
e eU
≈ +k T
Cụng thức (6.3) ủược viết lại:
. .
−
=
tx B
eU t k T B
J A eU e
k T (6.4)
Mà:J I R1
~
~ . Trong ủú: R là ủiện trở của lớp tiếp xỳc p-n.
Cụng thức (6.4) ủược viết lại:
/. .
=
tx B
eU k T
R A k T eB (6.5)
Lấy lụgarit cơ số e hai vế phương trỡnh trờn ta ủược:
T k T eU k A R
B tx
B +
=ln( ' )
ln (6.6)
Phương trình này có dạng: y = b + a.x
Trong ủú: y = lnR; x = 1/T; a = e.Utx/kB; b = ln(A/.kB.T).
Trong khoảng nhiệt ủộ phũng từ 300 – 350K, ta xem b khụng thay ủổi ủỏng kể.
Khảo sỏt sự phụ thuộc của ủiện trở của lớp tiếp xỳc p-n vào nhiệt ủộ, vẽ ủồ thị của lnR – 1/T cho phộp ta xỏc ủịnh hiệu thế tiếp xỳc UK và hàng rào thế năng eUK.
6.3. Dụng cụ thí nghiệm
- 1 mỏy vi tớnh cú cài ủặt phần mềm Cassy Lab 2 và 01 dõy cỏp kết nối.
- 1 bộ cảm biến Cassy.
- 1 cảm biến nhiệt ủộ NiCr–Ni.
- 1 Diode bán dẫn 1N4007.
- 1 lũ ủiện nhỏ.
- 1 cốc thủy tinh ủựng dầu cao ỏp.
6.4. Các bước tiến hành thí nghiệm
35
Bước 1: - ðặt Diode ngập trong dầu cao ỏp của cốc thủy tinh và ủặt lờn lũ ủiện.
- ðặt cảm biến nhiệt ủộ vào trong cốc dầu.
- Nối hai ủầu cảm biến nhiệt ủộ vào cổng A của bộ cảm biết Cassy, hai ủầu của diode vào cổng B của bộ cảm biến.
Bước 2: - Khởi ủộng mỏy tớnh và mở phần mềm Cassy Lab 2 chọn Show Measuring parameters → Sensor cassy 2.
- Chọn cỏc thụng số ủo cần thiết trờn phần mềm: Input A1 → Temperature A12 (Chọn thang ủo: 0ữ200 0C); Input B1 → Resistance RB1 (Chọn thang ủo:
0÷2000 Ω).
Bước 3: - Bật lũ ủiện ủể theo dừi sự thay ủổi ủiện trở của lớp tiếp xỳc p-n khi nhiệt ủộ tăng; Lấy cỏc cặp số liệu tương ứng t (0C) và R (Ω) (lấy ớt nhất 30 cặp giỏ trị) ghi cỏc cặp giỏ trị này vào Bảng 6.1; Khi thấy nhiệt ủộ tăng lờn cỡ 900C thỡ tắt lũ ủiện.
- Lấy cốc thủy tinh xuống lũ theo dừi sự thay ủổi ủiện trở của lớp tiếp xỳc p-n khi nhiệt ủộ giảm; Lấy cỏc cặp số liệu tương ứng t (0C) và R (Ω) (lấy ớt nhất 30 cặp giá trị) ghi các cặp giá trị này vào Bảng 6.1
Bảng 6.1
Khi nhiệt ủộ tăng Khi nhiệt ủộ giảm
t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω)
6.5. Xử lý số liệu
- Vẽ ủồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của 1) (
lnR= f T trong phần mềm Origin ứng với hai trường hợp nhiệt ủộ tăng và nhiệt ủộ giảm.
- Dựng thao tỏc hàm Fit ủể xỏc ủịnh dạng hàm Fit của hai ủồ thị trờn; Xỏc ủịnh hệ số gúc a1 và a2 của hai hàm số ủú.
- Từ công thức:
B tx
k
a= eU xỏc ủịnh giỏ trị hiệu ủiện thế tiếp xỳc ứng với hai trường hợp nhiệt ủộ tăng và nhiệt ủộ giảm
Thực hành Vật lý Chất rắn
36
- Giá trị trung bình: 1 2
2
tx tx
tx
U U
U +
= - Sai số tuyệt ủối trung bỡnh:
∆Utx1=Utx−Utx1 ; ∆Utx2 =Utx−Utx2 ;
2
2
1 tx
tx tx
U U =∆U +∆
∆ - Viết kết quả: Utx =Utx±∆Utx;
tx tx
U
∆U ε = . 6.6. Trả lời câu hỏi
1. Chứng minh công thức (6.2).
2. Trỡnh bày ứng dụng ủặt tớnh chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p-n.
37
BÀI 7: XÁC ðỊNH HỆ SỐ NHIỆT ðIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI 7.1. Mục ủớch
Khảo sỏt sự phụ thuộc của ủiện trở kim loại vào nhiệt ủộ và xỏc ủịnh hệ số nhiệt ủiện trở của kim loại.
7.2. Cơ sở lí thuyết
Trong cỏc kim loại, số hạt tải ủiện khụng thay ủổi vào nhiệt ủộ. Khi nhiệt ủộ tăng, cỏc ủiện tử va chạm với cỏc nỳt mạng (hay bị tỏn xạ bởi cỏc phụnụn) nờn ủiện trở của kim loại tăng hay ủộ dẫn ủiện giảm.
Ở nhiều kim loại, cú thể coi gần ủỳng ủiện trở tỉ lệ với nhiệt ủộ theo biểu thức:
R = R0.(1 + α.t) hay R = R0 + a.T (7.1)
Trong ủú: R0 (Ω) là ủiện trở của kim loại ở 00C;
α (1/oC) là hệ số nhiệt của ủiện trở phụ thuộc vào bản chất kim loại.
Như vậy việc khảo sỏt sự thay ủổi ủiện trở R của thanh kim loại theo nhiệt ủộ ta cú thể xỏc ủịnh ủược hệ số nhiệt ủiện trở α của kim loại ủú.
7.3. Dụng cụ thí nghiệm - 1 bộ cảm biến Cassy.
- 1 hộpnguồn.
- 1 bộ ủiện trở bằng kim loại Pt.
- 1 cảm biến nhiệt ủộ NiCr–Ni.
- 1 lũ ủiện 220V.
- 1 mỏy vi tớnh cú cài ủặt phần mềm Cassy Lab 2.
7.4. Các bước tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Mắc mạch ủiện như sơ ủồ hỡnh 7.1.
- Gắn bộ ủiện trở kim loại vào lũ ủiện; nối 2 ủầu dõy của bộ ủiện trở vào cổng B của bộ cảm biến Cassy.
- ðặt cảm biến nhiệt ủộ vào giữa lũ ủiện sao cho ủầu cảm biến tiếp xỳc với bộ ủiện trở kim loại; nối ủầu dõy của cảm biến nhiệt vào cổng A của bộ cảm biến Cassy.
Thực hành Vật lý Chất rắn
38
- Nối dây cáp USB giữa bộ cảm biến Cassy và máy vi tính.
Bỏo cỏo giỏo viờn hướng dẫn ủể kiểm tra mạch ủiện.
Hỡnh 7.1. Mạch ủiện khảo sỏt sự phụ thuộc vào nhiệt ủộ của ủiện trở kim loại Bước 2: - Bật nguồn ủiện xoay chiều 220V ủể cung cấp ủiện cho bộ cảm biến Cassy (khi ủú sẽ thấy ủốn LED màu ủỏ hiện trờn bộ cảm biến Cassy).
- Khởi ủộng mỏy tớnh và mở phần mềm Cassy Lab 2: chọn Show Measuring parameters → Sensor cassy 2.
- Chọn cỏc thụng số ủo cần thiết trờn phần mềm: Input A1 → Temperature A12 (Chọn thang ủo: 0ữ200 0C); Input B1 → Resistance RB1 (Chọn thang ủo:
0÷2000 Ω).
Bước 3: - Bật lũ ủiện ủể theo dừi sự thay ủổi ủiện trở của kim loại khi nhiệt ủộ tăng; Lấy cỏc cặp số liệu tương ứng t (0C) và R (Ω) (lấy ớt nhất 30 cặp giỏ trị) ghi cỏc cặp giỏ trị này vào Bảng 7.1; Khi thấy nhiệt ủộ tăng lờn cỡ 1200C thỡ tắt lũ ủiện.
- Tắt hoạt ủộng của lũ ủiện, theo dừi sự thay ủổi ủiện trở của nú khi nhiệt ủộ giảm; Lấy các cặp số liệu tương ứng t (0C) và R (Ω) (lấy ít nhất 30 cặp giá trị) ghi các cặp giá trị này vào Bảng 7.1.
Bảng 7.1
Khi nhiệt ủộ tăng Khi nhiệt ủộ giảm
t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω)
7.5. Xử lý số liệu
39
- Vẽ ủồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của R=f T( ) trong phần mềm Origin ứng với hai trường hợp nhiệt ủộ tăng và nhiệt ủộ giảm.
- Dựng thao tỏc hàm Fit ủể xỏc ủịnh dạng hàm Fit của hai ủồ thị trờn; Xỏc ủịnh hệ số gúc a1 và a2 của hai hàm số ủú.
- Từ cụng thức: a=Roαxỏc ủịnh giỏ trị hệ số nhiệt ủiện trở của kim loại ứng với hai trường hợp nhiệt ủộ tăng và nhiệt ủộ giảm
- Giá trị trung bình:
2
2
1 α
α =α +
- Sai số tuyệt ủối trung bỡnh:
∆α1=α−α1 ; ∆α2 =α−α2 ;
2
2
1 α
α = ∆α +∆
∆
- Viết kết quả:
α α
α = ±∆ ;
αα ε = ∆ . 7.6. Câu hỏi ôn tập
1. Giải thớch nguyờn nhõn cơ bản gõy ra ủiện trở của kim loại.
2. Ảnh hưởng của nhiệt ủộ lờn ủiện trở của kim loại. Giải thớch.
Thực hành Vật lý Chất rắn
40
BÀI 8: XÁC ðỊNH ðỘ RỘNG VÙNG CẤM CỦA BÁN DẪN 8.1. Mục ủớch
Khảo sỏt sự phụ thuộc của ủiện trở bỏn dẫn vào nhiệt ủộ và xỏc ủịnh ủộ rộng vùng cấm của chất bán dẫn.
8.2. Cơ sở lí thuyết
ðối với bỏn dẫn, xột trong 1 khoảng nhiệt ủộ nào ủú, khi nhiệt ủộ tăng số hạt tải ủiện trong bỏn dẫn tăng nờn ủộ dẫn ủiện của bỏn dẫn tăng. Bỏn dẫn cú ủiện trở phụ thuộc vào nhiệt ủộ theo biểu thức:
2 0.
=
g B
E
R R e k T
(8.1)
Trong ủú: R0 là ủiện trở của bỏn dẫn ở 00C; kB = 1,38.10-23 (J/K) là hằng số Boltzmann; Eg (eV) là ủộ rộng vựng cấm của bỏn dẫn;
Lấy lụgarit cơ số e 2 vế của (7.2) ta ủược:
ln ln 0
= +2 g
B
R R E
k T (8.2)
Hay: ln ln 0 a
R R
= +T
Như vậy khảo sỏt sự phụ thuộc của ủiện trở R theo nhiệt ủộ ta cú thể xỏc ủịnh ủược ủộ rộng vựng cấm của chất bỏn dẫn.
8.3. Dụng cụ thí nghiệm - 1 bộ cảm biến Cassy.
- 1 hộpnguồn.
- 1 bộ ủiện trở bằng bỏn dẫn . - 1 cảm biến nhiệt ủộ NiCr–Ni.
- 1 lũ ủiện 220V.
- 1 mỏy vi tớnh cú cài ủặt phần mềm Cassy Lab 2.
8.4. Các bước tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Mắc mạch ủiện như sơ ủồ hỡnh 8.1
41
Hỡnh 8.1. Mạch ủiện khảo sỏt sự phụ thuộc vào nhiệt ủộ của ủiện trở bỏn dẫn - Gắn bộ bỏn dẫn vào lũ ủiện; nối 2 ủầu dõy của bộ bỏn dẫn vào cổng B của bộ cảm biến Cassy.
- ðặt cảm biến nhiệt ủộ vào giữa lũ ủiện sao cho ủầu cảm biến tiếp xỳc với bộ bỏn dẫn; nối ủầu dõy của cảm biến nhiệt vào cổng A của bộ cảm biến Cassy.
- Nối dây cáp USB giữa bộ cảm biến Cassy và máy vi tính.
Bỏo cỏo giỏo viờn hướng dẫn ủể kiểm tra mạch ủiện.
Bước 2: - Bật nguồn ủiện xoay chiều 220V ủể cung cấp ủiện cho bộ cảm biến Cassy (khi ủú sẽ thấy ủốn LED màu ủỏ hiện trờn bộ cảm biến Cassy).
- Khởi ủộng mỏy tớnh và mở phần mềm Cassy Lab 2: chọn Show Measuring parameters → Sensor cassy 2.
- Chọn cỏc thụng số ủo cần thiết trờn phần mềm: Input A1 → Temperature A12 (Chọn thang ủo: 0ữ200 0C); Input B1 → Resistance RB1 (Chọn thang ủo:
0÷2000 Ω).
Bước 3: - Bật lũ ủiện ủể theo dừi sự thay ủổi ủiện trở thanh bỏn dẫn khi nhiệt ủộ tăng; Lấy cỏc cặp số liệu tương ứng t (0C) và R (Ω) (lấy ớt nhất 30 cặp giỏ trị) ghi cỏc cặp giỏ trị này vào Bảng 8.1; Khi thấy nhiệt ủộ tăng lờn cỡ 1200C thỡ tắt lũ ủiện.
- Lấy bộ ủiện trở kim loại ra khỏi lũ theo dừi sự thay ủổi ủiện trở của nú khi nhiệt ủộ giảm; Lấy cỏc cặp số liệu tương ứng t (0C) và R (Ω) (lấy ớt nhất 30 cặp giá trị) ghi các cặp giá trị này vào Bảng 8.1
Thực hành Vật lý Chất rắn
42
Bảng 7.1
Khi nhiệt ủộ tăng Khi nhiệt ủộ giảm
t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω) t(0C) R (Ω)
7.5. Xử lý số liệu
- Vẽ ủồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln R f 1 T
=
trong phần mềm Origin ứng với hai trường hợp nhiệt ủộ tăng và nhiệt ủộ giảm.
- Dựng thao tỏc hàm Fit ủể xỏc ủịnh dạng hàm Fit của hai ủồ thị trờn; Xỏc ủịnh hệ số gúc a1 và a2 của hai hàm số ủú.
- Từ công thức: g
B
a E
= 2k xỏc ủịnh giỏ ủộ rộng vựng cấm của chất bỏn dẫn ứng với hai trường hợp nhiệt ủộ tăng và nhiệt ủộ giảm
- Giá trị trung bình: 1 2
2
g g
g
E E
E +
= - Sai số tuyệt ủối trung bỡnh:
∆Eg1 = Eg −Eg1 ; ∆Eg2 = Eg −Eg2 ;
2
2
1 g
g g
E
E ∆E +∆
=
∆
- Viết kết quả:
g g
g E E
E = ±∆ ;
g g
E
∆E ε = .
7.5. Xử lý số liệu
1. Bản chất dũng ủiện trong chất bỏn dẫn?
2. Giải thớch ảnh hưởng của nhiệt ủộ lờn ủộ dẫn ủiện của chất bỏn dẫn?
3. Sự thay ủổi nồng ủộ hạt tải ủiện vào nhiệt ủộ của bỏn dẫn tinh khiết và bỏn dẫn pha tạp?
43
Bài 9: KHẢO SÁT PHỔ HẤP THỤ CỦA CHẤT LỎNG 9.1. Mục ủớch
- Tỡm hiểu về cấu tạo và nguyờn tắc hoạt ủộng của mỏy quang phổ hấp thụ UV–Vis.
- Dựng mỏy quang phổ UV–Vis ủể xỏc ủịnh phổ hấp thụ và phổ truyền qua của một số chất lỏng.
9.2. Cơ sở lý thuyết
9.2.1. ðịnh luật Bouguer-Lambert
Khi chiếu một chựm sỏng ủơn sắc, song song cú ủường ủộ I0 tới vuụng gúc một mụi trường trong suốt ủồng chất ủược giới hạn bởi hai ủường thẳng song song cú ủộ dài l, thỡ mụi trường hấp thụ một phần ỏnh sỏng, nờn khi chựm sỏng ủi ra khỏi mụi trường này cường ủộ ỏnh sỏng sẽ bị giảm ủi, cũn lại là I. Mối quan hệ giữa cường ủộ ỏnh sỏng I và I0 ủược xỏc ủịnh bởi ủịnh luật Bouguer-Lambert:
Cường ủộ ỏnh sỏng của chựm song song ủi qua lớp mụi trường hấp thụ cú ủộ dày l sẽ giảm ủi theo quy luật hàm số mũ sau:
I = I0.e–kl (9.1)
Trong ủú: k ủược gọi là hệ số hấp thụ tự nhiờn.
9.2.2. ðịnh luật Lambert-Beer
Khi nghiên cứu sự hấp thụ của một dung dịch, người ta nhận thấy rằng, ngoài sự phụ thuộc vào bản chất của môi trường, hệ số k còn phụ thuộc vào nồng ủộ tõm hấp thụ và ủược xỏc ủịnh theo cụng thức sau:
k = α.C (9.2)
Trong ủú: α là hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào bước súng của ỏnh sỏng, vào bản chất của mụi trường ỏnh sỏng ủi qua cũng như nhiệt ủộ của mụi trường mà khụng phụ thuộc vào nồng ủộ C của tõm hấp thụ, và ủược coi là hệ số hấp thụ của vật rắn.
Thay hệ số hấp thụ k ở (9.2) vào (9.1) ta ủược:
C
I=I e0 −α l (9.3) Biểu thức trờn ủược gọi là ủịnh luật Lambert-Beer, làm cơ sở cho phộp phõn tớch ủịnh lượng nhằm xỏc ủịnh nồng ủộ tõm hấp thụ cũng như nồng ủộ của dung dịch bằng quang phổ kế hấp thụ.
Thực hành Vật lý Chất rắn
44 9.2.3. Phổ kế hấp thụ
Nếu gọi Io(λ) và I(λ) là cường ủộ ỏnh sỏng tới và cường ủộ ỏnh sỏng truyền qua mẫu cú ủộ dày l ở cựng bước súng. Khi ủú, ủộ truyền qua của mẫu ủược xỏc ủịnh:
0
T( ) I( )
I ( ) λ = λ
λ (9.4)
ðộ hấp thụ của mẫu ủược xỏc ủịnh:
I ( )0
A( ) ln T( ) ln I( ) λ = − λ = λ
λ (9.5)
Từ biểu thức (9.2) và (9.5) ta suy ra:
A= αCl (9.6)
Từ ủú ta thấy rằng, ủộ hấp thụ A tỷ lệ vúi nồng ủộ C của tõm hấp thụ quang học hoặc nồng ủộ dung dịch, quóng ủường l mà ỏnh sỏng truyền qua trong mụi trường và hệ số hấp thụ phân tử αααα.
9.3. Dụng cụ thí nghiệm
- Mỏy ủo phổ hấp thụ UV- Vis Jenway 6800 (Anh).
- 2 Cuvet chiều dày 1 cm.
- Máy vi tính có phần mềm kết nối.
- Cốc thủy tinh và một số dung dịch biết trước nồng ủộ.
9.4. Các bước thí nghiệm
Bước 1: - Khởi ủộng mỏy tớnh và mỏy ủo UV–Vis Jenway 6800 (mỏy UV–
Vis sẽ khởi ủộng hoàn tất trong khoảng thời gian 5 phỳt).
- Khởi ủộng phần mềm Flight Deck 1.0 trờn giao diện Window của màn hình. Kết nối máy UV–Vis với máy tính bằng cách chọn Connect. Trong thời gian này khụng ủược mở buồng ủo của mỏy UV–Vis cho ủến khi màn hỡnh xuất hiện Ready ở góc trên bên phải.
Bước 2: Quột ủường nền của phổ hấp thụ:
- ðổ nước cất vào 2 Cuvet và ủặt vào buồng ủo (chỉ ủổ ủầy khoảng 3/4 Cuvet).
45
* Chỳ ý: dựng giấy mịn lau khụ thành ngoài Cuvet trước khi ủưa vào buồng ủo; khụng ủược ủể dung dịch tràn vào buồng ủo gõy hỏng mỏy; khụng ủược ủể bọt khớ ủọng trờn thành Cuvet.
- Chọn Tab Spectrum Scan, ủợi cho màn hỡnh xuất hiện chữ Ready.
- Chọn Tab Baseline ủể quột ủường nền. Khi mỏy quột xong: chọn Tab Auto Zero ủể hiệu chỉnh kết quả ủo.
Bước 3: Khảo sát phổ hấp thụ của một số chất lỏng:
- Nhận dung dịch cần ủo do giỏo viờn hướng dẫn cung cấp.
- Quột phổ dung dịch cần ủo bằng cỏch chọn Tab Start.
- Sau khi mỏy ủo xong lấy dung dịch và nước cất trong hai Cuvet ủổ ra ngoài, tắt máy UV–Vis và máy tính.
9.5. Xử lý số liệu
- Copy số liệu vào phần mềm Origin, vẽ phổ hấp thụ A = f(λ) và phổ truyền qua T = f(λ) của dung dịch cần ủo.
- Thực hiện làm trơn (Smooth) ủồ thị và in ủồ thị ra giấy kẹp vào bản bỏo cáo.
- Xỏc ủịnh ủỉnh cực ủại của phổ hấp thụ và ủộ hấp thụ A tại ủỉnh cực ủại này.
- Xỏc ủịnh ủỉnh cực tiểu của phổ truyền qua và ủộ truyền qua T tại ủỉnh cực tiểu này
9.6. Trả lời câu hỏi
1. Trỡnh bày nguyờn tắc cấu tạo của mỏy ủo phổ hấp thụ.
2. Trỡnh bày phổ súng ủiện từ trong trong cỏc phộp ủo quang phổ.
3. Nờu một số nguồn phỏt sỏng cú vựng phổ bức xạ dựng trong cỏc phộp ủo quang phổ.