물리화학실험 | Time-resolved Thermal Lens Calorimetry with a He-Ne laser

 

 

 

TIP

 

 

광 시스템(optical system)의 구성과 작용에 대한 일반적인 내용을 이해하고, 열적 렌즈 효과(thermal lens effect)를 관찰하여 물질의 광학적 성질을 어떻게 열용량 등 열역학적 성질이나 다른 물질적 성질(흡광계수 등)의 측정에 이용할 수 있는지를 알아본다.

 

 

 

Oscilloscope

분광학은 화학 분석, 분자의 구조 규명, 분자동역학 등 아주 다양한 영역의 화학 연구에서 활용되고 있다. 레이저를 광원으로 사용하는 레이저 분광학은 레이저가 갖는 단파장, 직진성, 강한 세기로 종전의 램프로는 가능하지 않은 분광학의 영역에 이용되고 있다.

 

분광시스템은 일반적으로 광원(source), 단색광장치(monochrometer), 광 검출기(photo detector), 디스플레이로 구성되어 있다. 짧은 시간에 변하는 광 signal을 추적하는 것은 특별한 디스플레이 장치가 필요한데, Oscilloscope가 이 목적으로 오랫동안 이용되어왔다.

 

이 장치는 시간에 따른 압력전압의 변화를 화면에 출력해준다. 전기진동이나 펄스처럼 시간적 변화가 빠른 신호를 관측하는데 보통 브라운관에 녹색 점으로 영상을 나타내며, 브라운관의 수직축은 신호의 크기, 수평축은 시간을 나타낸다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Sample preparation

① azulene 0.064g을 5㎖ 부피 플라스크에 넣고 표선까지 acetone을 부어 0.1M의 azulene in acetone용액 5㎖을 만든다.

② malachite green 0.0232g을 5㎖ 부피 플라스크에 넣고 표선까지 acetone을 부어 5mM의 malachite green in acetone 용액 5㎖을 만든다. 이것을 0.1mM로 50배 묽히기 위해 0.5㎖를 취해 25㎖ 부피 플라스크에 담고 눈금선까지 acetone을 채운다.

③ azulene 0.064g을 5㎖ 부피 플라스크에 넣고 표선까지 methanol을 부어 0.1M의 azulene in methanol용액 5㎖을 만든다

④ malachite green 0.0232g을 5㎖ 부피 플라스크에 넣고 표선까지 methanol을 부어 5mM의 malachite green in methanol 용액 5㎖을 만든다. 이것을 0.1mM로 50배 묽히기 위해 0.5㎖를 취해 25㎖ 부피 플라스크에 담고 눈금선까지 methanol을 채운다.

 

2) He-Ne laser와 기기들을 모두 켠다.

 

3) Cuvet에 sample들을 각각 넣는다.

 

4) 레이저가 sample을 통과하도록 한다.

 

5) 조리개(iris)와 focal length(f)를 조정하면서 알맞은 그래프를 찾는다.

 

6) Oscilloscope의 조건들을 바꾸어가면서 알맞은 그래프를 찾고, 그래프를 분석한다.

 

7) 열용량과 흡광계수를 구한다.

 

8) 실험을 도출한 값과 문헌값을 비교한다.

 

 

 

[물리화학실험]Time-resolved Thermal Lens Calorimetry with a He-Ne laser 레포트