시분해 열적 렌즈 효과

실험장치 :
본 실험에서는 장치 사용을 간편하게 하기 위하여 파장 532 nm의 푸른색 반도체 레이저를 광원으로 사용하고, 이 파장에서 흡수가 큰 용액을 시료로 사용한다. 또 광섬유를 이용하면 광축의 길이가 감소하여 장치가 단순해진다. 전류를 조절하여 레이저를 켜고 끄는 전기적 chopping방법에 의해 입사되는 레이저빔을 직각 파의 형태로 만들어 시료에 조사함으로써 반복측정이 가능토록 하였다. 본 실험에 이용되는 기구 및 시약은 다음과 같다.
반도체 레이저(파장 532 nm, 출력 40 mW)
전원 공급장치 전류 조절장치
볼록렌즈(FL 60 mm 정도)
다이오드 광 검출기(photodiode detector)
UV용 큐벳(1×1×5 cm) 단일모드 광섬유(1 m),
광섬유 집게(optical fiber holder) 오실로스코프
시약 :
염료 - Acid Blue 25, Indophenol Blue, Bromophenol Blue
유기용매 - 메탄올, 부탄올, 물, 아세톤, 벤젠, 사염화탄소, 톨루엔
시클로헥산, 디에틸에테르
표준 시료 - Iodine을 아세톤에 희석시켜 만든다.
Iodine 의 = 54.44 (J·mol-1·K-1)
실험과정 :

① 광학레일 위에 그림 8.2와 같이 장치를 설치한다.

② 전원 공급장치는 직류변압기를 사용하며, 5 - 10 volt 정도로 조정하여 반도체 레이저를 발진시킨다.

③ 레이저가 발진되면, 레이저 빔, 렌즈, 광섬유 절단면이 일직선상에 놓이도록 장치를 설치한다. 이 때 광섬유의 단면이 레이저빔의 단면에 평행하지 않으면 정확한 결과를 얻을 수 없다. 따라서 오실로스코프의 신호가 최대로 되도록 레이저빔의 위치와 광섬유집게를 조절한다.

④ 레이저빔은 전류 조절기를 이용하여 10 - 50 Hz의 주파수를 갖도록 한다. 이 때 오실로스코프를 이용하여 직각 파가 형성되었는지 확인한다.

⑤ 시료의 용기가 움직이지 않도록 주의하며 스포이드로 시료를 주입한다. 열적 렌즈 효과는 시료 용기의 위치에 영향을 크게 받으므로, 레이저빔이 렌즈에 의해 집속된 초점 근처에서 위치를 변동시키면서 최대의 열적 렌즈 효과가 나타나는 곳에 시료용기를 고정시킨다.