[물리화학실험] Time-Resolved ThermaI Lens Calorimetry (열적렌즈효과)

소개

빛에너지(레이저)가 열에너지로 전환된건 레이저의 붉은빛을 시료에서 흡수하면서 HOMO에서 LUMO상태로 전자가 들뜨기 때문입니다

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험방법
4. 참고문헌
5. 실험결과
6. 주의사항

본문내용

실험목적 : 레이저빔이 시료를 통과할 때 일어나는 열적렌즈효과 현상을 이해하고, 빛의 세기가 시간에 따라 변하는 정도를 측정하여, 용매의 열전도도를 결정한다.

실험원리 :
일반적으로 열적랜즈효과는 세기가 강한 빛이 시료를 통과할 때 빔의 경로를 따라 시료가 가열되며 일어난다. 시료가 가열되면 굴절률, 즉 매질을 통과하는 빛의 속도가 변하기 때문 에 레이저 빔의 투과율이 변화한다. 레이저 빔의 세기는 중앙에서 최대이고 가장자리로 갈수록 작아지는 가우스 함수형태를 갖기 때문에 시료 전체가 동일하게 가열되지 않고 빔의 단면을 따라 중심에서 방사방향으로 온도 기울기를 보인다. 이 실험에서 사용된 용매를 포함한 대부분의 물질의 굴절률은 온도가 증가함에 따라 감소하기 때문에, 중심부를 통과한 빛의 속도가, 주위를 통과하는 속도보다 빠르게 되어 시료는 레이저 빔에 대하여 오목렌즈 와 같은 역할을 하게 되는데 이를 열적렌즈효과라고 한다. 열적렌즈효과가 나타나면 빛은 시료를 통과한 후 분산되기 때문에 빛의 반경은 증가하고, 단위 면적당 빛의 세기는 감소한 다. 또 시간이 경과할수록 시료는 더 많이 가열되기 때문에 단위 면적당의 빛의 세기는 시간이 경과함에 따라 더 크게 감소한다. 이 감소하는 정도의 시간 의존성은 레이저의 출력과 시료의 열적성질 (열용량, 열전도도등) 에 좌우되기 때문에 이 성질을 이용하면 용매의 열전도도를 측정할 수 있다. 열적렌즈효과는 액체, 고체, 기체시료에서 모두 관찰할 수 있으며 또한 모든 종류의 레이저를 다 이용할 수 있다.

참고자료

· 1. Salcido J.E., Pilgrim J.S., and Duncan M. A., "Time-Resolved Therma I Lens Calorimetryl laser"; Physical Chemistry, Developing' a Dynamic Curriculum, Experiment 14 Ed. by Schwenz, R W. and Moore, R. J. ACS Washington, DC 1993.