干涉法测量溶液浓度变化的实验研究开题报告

 2022-04-28 22:19:07

1. 研究目的与意义

背景:溶液的浓度是表征溶液特性的一个重要参数,在生物、化学、制药等众多领域中,溶液的浓度场的变化分布都有着重要的意义。比如在晶体生长中,晶体周围的溶液浓度分布对于控制晶体生长有重要的作用;在化学反应中,溶液浓度的观测可以表征反应进行的快慢。

传统测量溶液浓度的方法有:滴定分析法、分光光度法、比重计法。

1、滴定分析法,是化学分析法的一种,将一种已知其准确浓度的试剂溶液(称为标准溶被)滴加到被测物质的溶液中,直到化学反应完全时为止,然后根据所用试剂溶液的浓度和体积可以求得被测组分的含量。

设体积为的被滴定物质的溶液其浓度为,在化学计量时用去浓度为的滴定剂为。则

2、2、分光光度法,在分光光度计中,将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时,便可得到与不同波长相对应的吸收强度。如以波长(λ)为横坐标,吸收强度(A)为纵坐标,就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法。

研究表明:溶液对光的吸收程度即吸光度(A)(又称消光度E、或光密度D)与透光度(T)呈负对数关系,即:A = - lgT

朗伯定律:有色溶液的吸光程度(A)与其也成厚度(光程)b成正比。当溶液浓度不变时,溶液的液层厚度越大,对光的吸收程度A值越大,则透光度越小。

即:A = ab

比尔定律:有色溶液的吸光程度(A)与其浓度(吸光质点数)C成正比。即当溶液的液层厚度不变时,溶液的浓度越大,对光的吸收程度越大,则透光度越小。

即:A = ac

将以上两式合并可用下式表示:A = -lgT=abc

即 A = abc。

上式为朗伯比尔定律,其意义为:当一束单色光通过一均匀溶液时,溶液对单色光的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。

A =abc 中,吸光系数a,表征吸光物质的 灵敏度。a值越大,灵敏度越高。如果浓度的单位为物质的量浓度(单位为:mol/L),则吸光系数a可以写成ε ,ε称为摩尔吸光系数。

3、3、比重计法,比重计有两种:一种叫重表,用于测量比水重的液体;另一种叫轻表,用于测量比水轻的液体。当测得波美度后,从相应化学手册的对照表中可以方便地查出溶液的质量百分比浓度。

但是运用上述方法时,会对溶液造成破坏,而对于一些动态的溶液浓度更是束手无策。溶液浓度可以通过所处温度下溶液的折射率来反映,通过测量溶液的折射率是测量溶液浓度的常用方法。

2、目的:数字全息在测量溶液浓度变化上有着十分明显的优势,它可以实时记录全息图,应用图像处理和数值计算的方法实现对数据的自动测量,并有着很高的精度,可以测量全场数据。本文应用的数字全息干涉测量法具有高精度、无损、无污染、准确、快捷的特点,因此本项目通过分析干涉条纹的改变获得溶度的变化量,利用干涉法测量溶液浓度的变化情况。

3、意义:高精度、无损、无污染、准确、快捷地获得获得溶液的浓度变化。

2. 研究内容和预期目标

研究内容:

在查阅资料和充分调研的基础上,对传统测量方法进行改进,将数字全息引入测量系统。在搭建好的干涉光路上,放入待测溶液,用ccd接收图像传入电脑,通过软件处理条纹获得两幅图像的光程差变化,并且利用计算机辅助计算和图像处理,简化实验过程,提高精确度和准确度。依据光程差变化与折射率变化、折射率变化与浓度变化之间的关系,进行定量分析,获得待测液体浓度的变化量。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

在查阅资料和充分调研的基础上,对传统测量方法进行改进,将数字全息引入测量系统。在搭建好的干涉光路上,放入待测溶液,用ccd接收图像传入电脑,通过软件处理条纹获得两幅图像的光程差变化,并且利用计算机辅助计算和图像处理,简化实验过程,提高精确度和准确度。依据光程差变化与折射率变化、折射率变化与浓度变化之间的关系,进行定量分析,获得待测液体浓度的变化量。根据光程差能反映激光经过浓度发生改变的溶液的变化。

步骤:

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4. 参考文献

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[12]韩东波. 基于空间光杨氏干涉的光微流快速检测的研究与应用[D].太原理工大学,2018.

5. 计划与进度安排

第七学期

4—8周:对本学院教师提出命题要求,布置任务,教师命题。

9—11周:指导教师填写毕业论文题目申报表,经系部和学院审核,然后进入毕业论文智能管理系统进行毕业论文题目申报。专业负责人完成课题的审核,完成课题的发布。

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