Time-resolved Thermal Lens Calorimetry

소개

이화여대 화학실험기법과목 1,2모두 A+받은 자료입니다ㅎㅎ
인트로덕션과 디스커션 부분 많이 참고해주세요~
화실기 화이팅!!!

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental method
4. Result and Discussion
5. Conclusions
6. References

본문내용

Laser spectroscopy는 laser beam을 이용하여 물질과 에너지의 상호작용을 연구하는 학문이다.광원으로부터 빛이 나와 입자에 도달하면 입자는 excitation되고,다시 ground state로 되돌아오는 과정에서 형광과 인광,그리고 non-radiative process인 열로 에너지를 방출한다.이번 실험에서는 non-radiative process에 대해 알아보고자 한다.실험에서는 He-Ne laser beam을 사용했으며,632.8nm의 파장을 가지며 붉은 빛을 띤다.He-Ne laser beam을 이용한 실험의 sample은 632.8nm 파장의 빛을 흡수해야 하므로, 620~680nm에서 최대 흡광도를 가지는 물질이어야 한다. 따라서,붉은색을 흡수하며 푸른색을 띠는 물질을 선택한다.
빛은 굴절률이 다른 두 매질 사이의 경계를 지날 때,그 경로가 굴절된다. Laser에서 방출된 빛이 sample용액에 도달하면 공기에서 용액으로 매질이 변하기 때문에 굴절하게 된다.용액으로 굴절되어 들어온 빛의 일부는 sample에 흡수되어 다시 열로 방출된다.빛이 열로 방출되면서 sample의 온도를 높인다.Figure 3의 laser spectrometer구조를 보면 laser와 sample 사이에 볼록렌즈가 있다.볼록렌즈를 통과한 빛은 용액의 중심부에 모이게 되어,중심부의 빛의 세기가 최대가 된다.따라서 laser beam의 중앙에 가까워질수록 집중적으로 heating되면서 주변부와 온도차이가 발생한다.중심부는 높은 온도 때문에 부피가 증가하고 밀도가 감소하면서 결과적으로 굴절률이 감소하게 된다.중심부에서 주변부로 가면서 굴절률의 분포가 발생하고, laser beam은 마치 오목렌즈를 통과한 것과 같이 확산하게 된다.이러한 현상을 thermal lens effect라고 한다. Figure 2는이를 나타낸 그림이다. a는 빛의 흡수가 일어나지 않을 때,b는 sample에 의해 thermal lens effect가 일어났을 때의 그림이다.c에서 나타낸 것처럼 빛의 경로가 마치 오목렌즈를 통과한 것 같이 보임을 알 수 있다.

참고자료

· 기기분석, 신은상외 6명, 신광문화사
· N. J. Dovichi, and J. M. Harris. Laser induced thermal lens effect for calorimetric trace analysis. Anal. Chem., 1979, 51 (6), pp 728–731
· 윤태현, 김규욱, 원종욱. Design of a tunable Alexandrite laser resonator considering thermal lensing effect. 대한전자공학회 학술발표회 논문집 (파동/레이저) 제4권, 1989.1, 1-4 (4 pages)