http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

OBO
OK S
.CO
M

Tóm tắt luận văn
Các vấn đề nghiên cứu:

Sự hấp thu ánh sáng và đo sụ hấp thụ ánh sáng bằng máy NoVaSpec II
Khảo sát sự phụ thuộc của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch với bước
sóng ánh sáng hấp thụ và nồng độ dung dịch.

Ghép nối các thiết bị đo lường với máy tính thông qua cổng RS232C
Chương trình giao tiếp qua cổng nối tiếp của ngôn ngữ Matlab.
Xây dựng chương trình nhận và xử lý dữ liệu từ máy NovaSpec II, bằng
ngôn ngữ Matlab.
Các kết quả:

Xây dựng được chương trình hỗ trợ bài thí nghiệm vật lý đại cương “Đo
độ hấp thu ánh sáng” thông qua giao tiếp với máy NoVaSpec II.

KIL

Thu thập và xử lý được các kết quả thí nghiệm.


http://kilobooks.com
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN

NovaSpec II ) vi mỏy tớnh thụng qua cng RS232, cng nh kho sỏt v
s hp thu ỏnh sỏng ca dung dch, t ú i sõu hn vo ng dng thc
tin.


http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Chương 1: Sự hấp thu ánh sáng
Các hiện tượng

1. Hiện tượng hấp thu ánh sáng

Khi một chùm sáng chiếu vào một dung dịch thì có ba hiện tượng xảy
ra:

Một phần ánh sáng truyền qua dung dịch.
Một phần bị phân tán.

Phần còn lại bị hấp thu.


.CO
M

II.

Khi cho bức xạ có bước sóng λ đi qua lớp dung dịch màu có bề dầy d,
gọi Io là cường độ bức xạ tới, I là cường độ bức xạ ló ra khỏi chất hấp
thụ, ta có:

I

=

I

0

e

− kd

k: hệ số hấp thụ

d: bề dầy lớp dung dịch hấp thụ, thường tính bằng centimét (cm)
e: cơ số logarit tự nhiên
b. Chứng minh

Xét độ biến thiên năng lượng trong một chùm phóng xạ dựa vào sự
truyền qua một vật có bề dày cho trước, ta có:
dP = [emission] – [absorption]

OKS
.CO
M

dA ds

: hệ số hấp thụ tính theo cm-1.

K ≡ Ka + Ks

Chia (1) cho dA ds, ta có :
dI
= J − KI
ds

(2)

Các đại lượng trong phương trình này phụ thuộc vào tần số, nên thường
viết dưới dạng:

dIν
= J ν − Kν Iν
ds

(3)

Khi J = 0 thì từ (2) ta có :
dI
= − KI
ds

M

Khi chất hấp thụ hồ tan trong một dung mơi trong suốt, hệ số hấp thụ
tỷ lệ với nồng độ C

k

=

ε C

C: nồng độ chất hấp thụ
ε: hệ số tỷ lệ

b. Điều kiện áp dụng

Định luật Beer chỉ áp dụng trong các điều kiện sau:

Ánh sáng đi qua dung dịch phải là ánh sáng đơn sắc, vì hệ số tắt ε
thay đổi theo bước sóng. Để định luật có thể áp dụng ta chọn bước
sóng λ cực đại của đường cong hấp thụ hoặc nằm ở khoảng nằm
ngang của đường cong đó (Hình 1).

Nồng độ của chất trong dung dịch màu khơng q lớn
Dung dịch khơng phải là dung dịch huỳnh quang hoặc huyền phù
Định luật Beer khơng còn đúng nữa khi cân bằng hố học bị dịch
chuyển mạnh do pha lỗng (Hình 2).


http://kilobooks.com

e

− ε cd

Người ta thường viết hệ thức trên dưới dạng:

I
I

= 10

0

− ε cd

Công thức này thường được biết dưới tên định luật Lambert-Beer.
Trong đó:

ε gọi là hệ số tắt, phụ thuộc vào bản chất chất hấp thụ, vào bước sóng
ánh sáng đi qua, vào nhiệt độ và về nguyên tắc không phụ thuộc vào
dung môi.

Nếu nồng độ C biểu thị bằng số gam trong 1 lít dung dịch thì giá trị ε
tương ứng gọi là hệ số tắt riêng.

Nếu C biểu thị số ion gam hoặc phân tử gam trong 1 lít dung dịch thì ε
gọi là hệ số tắt phân tử.

Độ truyền qua T (Transmit): là tỷ số giữa cường độ chiếu sáng ló ra và
cường độ ánh sáng ban đầu. T thường được biểu diễn theo phần trăm.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

qua T hay độ hấp thụ D của một dung dịch.


http://kilobooks.com
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN

Chng 2: Bi thớ nghim v o d hp thu ỏnh sỏng trờn

I.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

mỏy NoVaSpecII
MC CH

Mc ớch ca bi thớ nghim nhm giỳp sinh viờn hiu rừ bn cht vt lý
ca hin hp th ỏnh sỏng, m c th l:

Mi dung dch hp thu cc i ti mi bc súng khỏc nhau.
hp th ỏnh sỏng ph thuc vo nng ca dung dch hp th.

OKS
.CO
M

Tế bào quang điện cho phép so sánh những cường độ sáng không bằng
nhau và không cần thiết tiến hành đo chúng cùng một lúc.
Máy so màu sử dụng đo là loại máy một chùm tia, có thể dùng điện kế
để chỉnh 0, khi thay cường độ bức xạ I0 bằng cường độ I, sự tụt thế của
dòng sinh ra bởi tế bào quang điện sẽ thay đổi ở điện trở nào đó, có
một điện kế phụ điều chỉnh kim điện kế về vị trí ban đầu, sự chuyển
động của điện kế gắn liền với sự chuyển dịch thang chia độ trên đó sẽ
đọc được kết quả đo.
b. Cấu trúc

Máy được phân tích thành bốn vùng:
Vùng chứa nguồn bức xạ:

Nguồn bức xạ là đèn đốt nóng bằng bản Tungsten có thể phát ra các
bức xạ có bước sóng từ 325nm đến 900nm. Nguồn bức xạ này phải ổn
định vì nếu điện thế cao làm cho dòng điện qua đèn thay đổi, nhiệt độ
bản Tungsten cũng thay đổi, dẫn đến cường độ các bức xạ và thành
phần quang phổ của chúng cũng thay đổi theo. Do đó nguồn dùng cho
đèn phải được ổn định.

Vùng chứa cách tử:

Vùng chứa cách tử để phân tích ánh đèn Tungsen thành ánh sáng đơn
sắc

Vùng chứa mẫu đo:


Sau khi ánh sáng qua mẫu đo sẽ đến tế bào quang điện để chuyển
cường độ ánh sáng I thành cường độ dòng điện i theo hệ thức tuyến
tính :

I

=

k

λ

i

Hệ số kλ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng.

Người ta thường sử dụng hai tế bào quang điện Selen và tế bào quang
điện chân không.

Kết quả đo được sẽ hiển thị trên máy.
c. Các thành phần

Tế bào quang điện:

Tế bào quang điện biến ánh sáng đập lên chúng thành dòng điện giữa
cường độ ánh sáng và cường độ dòng điện sinh ra trong tế bào quang
điện có sự phụ thuộc tuyến tính I = kλi, hệ số kλ phụ thuộc độ dài sóng
λ. Tế bào quang điện có thể làm tăng cường độ dòng điện nên được
dùng khi cường độ ánh sáng bị yếu (ánh sáng đi qua máy đơn sắc), độ


Cú th lm tng dũng sinh ra trong t bo quang in (t l vi cng
bc x), v nh th lm tng nhy ca mỏy.
2. Chun b

a. Trờn mỏy:

Cm dõy ni vo ngun in 220V

Bt cụng tc phớa bờn trỏi, sau mỏy v v trớ ON

Trong khi ch khong 15 phỳt cho mỏy t n trng thỏi n nh, tin
hnh pha loóng dung dch
b. Pha loóng dung dch:

Dựng ng ong cú chia vch 10ml pha loóng. Trờn giỏ ng nghim,
cỏc dung dch t theo th t:
Dung dch C0:

Dựng ng hỳt a vo ng ong 10ml C0 v vo ng nghim th
nht

Dung dch 0.8C0:


http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

8ml C0, thêm nước đến vạch 10ml, cho vào ống nghiệm thứ hai
Dung dịch 0.6C0:


a. Khảo sát mật độ quang D theo bước sóng λ
Mục đích: xác định λmax

Nhấn nút WAVELENGTH + hoặc - để chỉnh bước sóng λ = 400 nm.
Mở nắp hộc chứa curvet.

Đưa curvet chứa nước vào máy đúng tư thế đã hướng dẫn, đậy nắp lại.
Nhấn nút Set ref . Đợi màn hình về 0.000.

Thay curvet chứa nước bằng curvet chứa dung dịch C0 có ở phòng thí
nghiệm.


http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

Đọc mật độ quang D.
Đo lần 2: Đưa curvet nước vào kiểm tra, nếu màn hình không về 0.000

KIL
OBO
OKS
.CO
M

thì phải nhấn nút Set ref. Thay curvet chứa C0 vào, đọc D.
Ứng với mỗi bước sóng λ, đo 3 lần mật độ quang D.
Chú ý:



0.4C0

0.2C0

Cx


http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

D

4. Sai số

KIL
OBO
OKS
.CO
M

∆D

Có một số nguyên nhân sai số làm hạn chế độ chính xác của phương
pháp, đặc biệt nếu trong máy không có máy đơn sắc để tạo các bước
sóng liên tục

Nếu trong máy hấp thụ có máy đơn sắc cũng gây ra một số phức tạp vì
dải độ dài sóng của chùm sáng càng hẹp thì cường độ của nó càng nhỏ,
do đó cần tăng cường độ dòng trong tế bào quang điện.

nhiên, đòi hỏi cáp lớn hơn bởi lượng dây riêng mà nó chứa.
Cổng song song được dùng chủ yếu để nối một máy tính cá nhân với
một máy in và hiếm khi sử dụng cho các mục đích khác.
Cổng nối tiếp:

Một cổng nối tiếp gởi và nhận dữ liệu theo từng bit một qua một đường
dây điện. Theo cách này phải mất tám lần để truyền một byte dữ liệu,
nhưng chỉ đòi hỏi một số ít dây. Thực tế, giao tiếp nối tiếp theo hai
chiều có thể thực hiện chỉ với ba dây riêng biệt - một để gởi, một để
nhận, và một nối đất cho tín hiệu chung.


http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

2. Giao tiếp nối tiếp
Là giao thức ở mức thấp phổ biến nhất cho việc giao tiếp giữa hai hay

KIL
OBO
OKS
.CO
M

nhiều thiết bị. Bình thường, một thiết bị là một máy tính, thiết bị kia có
thể là một modem, một máy in, máy tính khác hay một thiết bị khoa
học như một máy dao động nghiệm hay một máy chức năng. Như tên
gọi, cổng nối tiếp gởi và nhận các byte thông tin theo kiểu nối tiếp mỗi lần một bit. Các byte này được truyền dưới dạng nhị phân hay
dạng text.


OKS
.CO
M

giao tiếp đồng bộ, hai thiết bị, ban đầu đồng bộ hóa chính chúng với
nhau, và tiếp đó gởi các kí tự để giữ ở trạng thái đồng bộ.Thậm chí khi
dữ liệu không đang được gởi, một luồng bất biến các bit cho phép mỗi
thiết bị biết thiết bị kia ở đâu tại một thời điểm cho trước. Đó là, mỗi kí
tự được gởi là dữ liệu thực hay một kí tự vu vơ. Giao tiếp đồng bộ cho
phép tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn so với phương pháp không đồng
bộ, bởi các bit thêm vào để đánh dấu sự bắt đầu và kết thúc của mỗi
byte dữ liệu là không cần thiết. Các cổng trên các PC hệ IBM là các
thiết bị không đồng bộ và vì vậy chỉ hỗ trợ các giao tiếp không đồng
bộ.

Phương pháp không đồng bộ không cần nhận và gởi các kí tự vô ích.
Tuy nhiên, bắt đầu và kết thúc của mỗi byte dữ liệu phải được xác định
bằng các bit khởi đầu và các bit dừng. Bit đầu chỉ ra khi nào byte dữ
liệu sẵn sàng bắt đầu và bit dừng ra hiệu khi nào nó kết thúc. Việc yêu
cầu phải gởi hai bit thêm vào này làm cho giao tiếp không đồng bộ
chậm hơn giao tiếp đồng bộ một ít, tuy vậy nó có thuận lợi là bộ xử lý
máy tính không phải chú ý đến các kí tự vô ích thêm vào.
Một đường dây không đồng bộ nhàn rỗi được xác định giá trị là 1 ( còn
được gọi là trạng thái đánh dấu ). Bằng cách dùng giá trị này để chỉ ra
rằng không có dữ liệu nào đang được gởi, các thiết bị có thể phân biệt
giữa một trạng thái nhàn rỗi và một đường dây không được nối kết. Khi
một kí tự chuẩn bị được truyền, một bit đầu được gởi. Một bit đầu có
giá trị là 0 ( được gọi là trạng thái trống ). Vì vậy, khi đường dây
chuyển từ giá trị 1 sang giá trị 0, máy nhận được thông báo rằng một kí
tự dữ liệu là sẵn sàng được gởi.

kết thông thường dùng một vài đường dây trên cùng một đường cáp.
Dữ liệu được truyền trên một đường dây này và được nhận trên một
đường dây khác. Các chân khác được sử dụng để gửi các tín hiệu điều
khiển như “yêu cầu gửi” và “được phép gửi”.

Chuẩn cho giao diện nối tiếp là EIA/TIA-232 (DB-25) và EIA/TIA-574
(DB-9). Chuẩn đầu tiên còn được gọi là giao diện nối tiếp RS-232-C
nhưng EIA được đổi tên vào năm 1987. Gần đây nó được thay thế bằng
chuẩn nối tiếp tốc độ cao mới là USB (Universal Serial Bus). Các PC
được sản xuất năm 1997 có các cổng USB và chuẩn mới sẽ thay thế các
chuẩn cũ trên PC trong vài năm tới. USB được phát triển bởi Intel và
Microsoft và hiện nay được sản xuất trong board mạch chính


http://kilobooks.com
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN

(motherboard) ca Intel. Cỏc cụng ngh ni tip khỏc bao gm Firewire
(IEEE 1394), SSA (Serial Storage Architecture), v HSSI (High-Speed

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Serial Interface). Vỡ tc truyn d liu cao, cỏc cụng ngh ny ang
c dựng ni kt cỏc a hoc xõy dng cỏc mng cc b dng
nh.


OKS
.CO
M

Cầu nối

Vấn đề có thể gặp phải là hai đầu cắm cùng chủng loại cần được nối
với nhau, thì phải dùng các cầu nối .

Chú ý: Cổng song song trên máy tính sử dụng đầu cắm 25 chân female
thỉnh thoảng gây nhầm lẫn bởi vì nó trông giống một cổng nối tiếp trừ
khi nó có chủng loại nhầm. Cả hai cổng nối tiếp 9 chân và 25 chân trên
PC luôn có một đầu cắm male.

Cáp không modem và adapter không modem

Nếu nối hai thiết bị DTE ( hay hai thiết bị DCE ) dùng một cáp RS232
thường, thì đường truyền trên mỗi thiết bị sẽ được kết nối đến đường
truyền trên thiết bị kia và các đường nhận sẽ được kết nối theo cách đó
với nhau. Một cáp không modem hay adapter không modem đơn giản
bắt qua các đường dây nhận và truyền để truyền trên đầu dây được nối
kết để nhận trên đầu dây kia và ngược lại. Thêm vào đó, để truyền và
nhận, DTR & DSR, cũng như RTS & CTS cũng chéo nhau trong kết
nối không modem.
II. Chuẩn RS-232C

Giao diện nối tiếp cho việc nối kết hai thiết bị được định rõ bởi chuẩn
TIA/EIA-232C được công bố bởi Telecommunications Industry
Association.


thit b, phi dựng thay th mt cỏp modem rng. Cỏc cỏp ny ni vi
cỏc dõy truyn v nhn trong cỏp. Bng sau õy ch ra cỏch kt ni v
hng tớn hiu cho c hai loi cm 25 chõn v 9 chõn.
1

13

14

1.

di cỏp

Loi 25 chõn

25

1

5

6
9
Loi 9 chõn

Chun RS-232C qui nh gii hn di cỏp l 15.24m. Thng cú
th pht l chun ny, bi mt cỏp cú th di n 3048m vi tc
baud lờn n 19200 nu dựng loi cỏp c bc k, cht lng cao. Mụi
trng bờn ngoi tỏc ng ln n di ca nhng cỏp khụng c
che chn tt. Trong mụi trng nhim in, thm chớ cỏc cỏp rt ngn

Độ dài

Rate

( cáp được bọc kĩ)

(cáp không được bọc kĩ)

110

5000

1000

300

4000

1000

1200

3000

500

2400

2000


OBO
OKS
.CO
M

không có tải có điện áp là ± 25V.
III. Các đặc tính của RS-232C
1.

Bit đầu (startbit), các bit dữ liệu (databits), bit chẵn lẻ (parity), và
các bit dừng (stopbit)

Định dạng của dữ liệu nối tiếp bao gồm một bit start, năm đến tám bit
dữ liệu, và một bit stop. Một bit chẵn lẻ và một bit stop thêm vào có thể
cũng được kèm theo định dạng. Biểu đồ dưới đây minh hoạ sự định
dạng của dữ liệu nối tiếp :

Định dạng của dữ liệu cổng nối tiếp được biểu diễn bằng kí hiệu sau :
Số bit dữ liệu - loại chẵn lẻ - số bit dừng.

Ví dụ, 8-N-1 được hiểu như 8 bit dữ liệu, không bit chẵn lẻ, và một bit
dừng, trong khi đó 7-N-2 được hiểu là 7 bit dữ liệu, bit chẵn, và hai bit
dừng.

Các bit dữ liệu thường được xem như là một kí tự bởi các bit này đại
diện cho một kí tự ASCII. Các bit còn lại được gọi là các bit khung bởi
vì nó đóng khung cho các bit dữ liệu.

Tập hợp các bit tạo thành kiểu định dạng của dữ liệu nối tiếp được gọi
là một byte. Lúc đầu, thuật ngữ này dường như không chính xác bởi vì