물리화학실험 레포트 - 시간분해 열적 렌즈 열용량법

소개글

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목차

1.Title

2. Purpose

3.Theory
1)LASER
2)시간분해 열적 렌즈

4.Chemicals & Apparatus
1)Chemicals
2)Apparatus

5.Procedure

6.Data & Results
1)Data
2)Results

7.Discussion

본문내용

1.Title : 시간분해 열적 렌즈 열용량법

2.Purpose : 레이저 빔이 시료를 통과할 때 일어나는 열적 렌즈 효과 현상을 알아보고, 열적 렌즈 실험 장치를 이용하여 빛의 세기가 시간에 따라 변하는 정도를 측정하여 용매의 시간상수와 열용량을 결정한다. (구해야 할 데이터 : 아세톤과 메탄올의 열용량과 시간상수, 빔의 최소 반지름)

3.Theory
1)LASER
LASER는 light amplification by stimulated emission of radiation의 약어이다. Excited state는 stimulated emission에 의해 초과된 에너지의 radiative emission이 가능하다. Stimulated emission은 들뜬 상태가 광자를 방출하기 위해 이 광자와 동일한 진동수의 복사선에 의해 자극되어야 한다. 따라서 광자가 많을수록 방출이 일어날 확률이 높아진다.

LASER의 필요조건은 동시적 방출을 일어나게 할 수 있을 정도로 긴 수명을 가지고 excited state가 유지될 수 있는 metastable excited state가 존재해야 한다. 또한 stimulated emission의 세기가 흡광 세기를 압도하기 위해서는 metastable excited state에 위치한 입자 수가 낮은 에너지 상태 입자 수보다 많아지는 population inversion이 일어날 수 있어야 한다. Figure 1은 중간 상태 I를 이용해 간접적으로 population inversion을 일으키는 원리를 보여준다. 분자나 원자를 I 상태로 들뜨게 하는데, 이는 에너지 일부를 nonradiative 방식으로 내버리면서 낮은 상태 B로 변한다. 그리고 B가 낮은 에너지 상태 A로 가는 레이저 전이가 일어나는데, 이처럼 4개의 준위들이 관여하는 방식을 four-level laser 라고 한다.

참고 자료

대한화학회, 물리화학실험, 청문각, 제2판, 2000, 217–222p
Peter Atkins, Physical Chemistry, Oxford, 11th edition, 2018, 473-474p
Yang Y. Thermal lens spectrometry based on single-laser/dual-beam configuration. Analytical Chemistry. 1984 Nov 1;56(13):2336–2338p