পদার্থবিদ্যা বা রসায়ন পাঠের জন্য আরডুইনো সহ DIY LED-photometer: 5 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

হ্যালো!

তরল বা অন্যান্য বস্তু রঙিন বলে মনে হয় কারণ তারা নির্দিষ্ট রং প্রতিফলিত বা প্রেরণ করে এবং অন্যদের গিলে ফেলে (শোষণ করে)। তথাকথিত ফোটোমিটারের সাহায্যে সেই রংগুলি (তরঙ্গদৈর্ঘ্য) নির্ধারণ করা যায়, যা তরল দ্বারা শোষিত হয়। মৌলিক নীতিটি সহজ: একটি নির্দিষ্ট রঙের একটি LED দিয়ে আপনি প্রথমে পানিতে ভরা একটি কিউভেট বা অন্য দ্রাবকের মাধ্যমে জ্বলজ্বল করেন। একটি ফটোডিওড আগত আলোর তীব্রতা পরিমাপ করে এবং এটিকে আনুপাতিক ভোল্টেজ U0 এ রূপান্তরিত করে। এই মান উল্লেখ করা হয়। তারপরে, পরীক্ষা করার জন্য তরল দিয়ে একটি ক্যুভেট বিম পথে স্থাপন করা হয় এবং আবার আলোর তীব্রতা বা ভোল্টেজ U পরিমাপ করে A আপনাকে শুধু A = 100 বিয়োগ T গণনা করতে হবে।

এই পরিমাপটি ভিন্ন রঙের LEDs দিয়ে পুনরাবৃত্তি করা হয় এবং প্রতিটি ক্ষেত্রে T বা A কে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (রঙ) একটি ফাংশন হিসাবে নির্ধারণ করে। আপনি যদি যথেষ্ট LEDs দিয়ে এটি করেন, তাহলে আপনি একটি শোষণ বক্ররেখা পাবেন।

ধাপ 1: যন্ত্রাংশ

ফোটোমিটারের জন্য আপনার নিম্নলিখিত অংশগুলির প্রয়োজন:

* 160 x 100 x 70 মিমি বা অনুরূপ একটি কালো কেস: আবাসন

* একটি আরডুইনো ন্যানো: ইবে আরডুইনো ন্যানো

* একটি কার্যকরী পরিবর্ধক LF356: ইবে LF356

* 10μF ধারণক্ষমতার 3 টি ক্যাপাসিটার: ইবে ক্যাপাসিটার

* C = 100nF সহ 2 ক্যাপাসিটার এবং 1nF সহ একটি ক্যাপাসিটর: ইবে ক্যাপাসিটার

* একটি ভোল্টেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ICL7660: ইবে ICL7660

* একটি ফটোডিওড BPW34: ইবে BPW34 ফটোডিওড

* 100, 1k, 10k, 100k, 1M এবং 10M ohms সহ 6 প্রতিরোধক: ইবে প্রতিরোধক

* একটি I²C 16x2 ডিসপ্লে: ইবে 16x2 ডিসপ্লে

* একটি 2x6 ঘূর্ণমান সুইচ: ঘূর্ণমান সুইচ

* একটি 9V ব্যাটারি ধারক এবং একটি 9V ব্যাটারি: ব্যাটারি ধারক

* একটি সুইচ: সুইচ

* গ্লাস কিউভেটস: ইবে কিউভেটস

* বিভিন্ন রঙের LEDs: f.e. ইবে LEDs

* LEDs কে পাওয়ার জন্য একটি সাধারণ 0-15V পাওয়ার সাপ্লাই

* কিউভেট-ধারকের জন্য কাঠ

ধাপ 2: সার্কিট এবং Arduino- কোড

ফোটোমিটারের সার্কিট খুবই সহজ। এটি একটি ফটোডিওড, একটি অপারেশনাল পরিবর্ধক, একটি ভোল্টেজ-বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এবং কিছু অন্যান্য অংশ (প্রতিরোধক, সুইচ, ক্যাপাসিটার) নিয়ে গঠিত। এই ধরণের সার্কিটের নীতি হল ফটোডিওড থেকে (কম) কারেন্টকে উচ্চ ভোল্টেজে রূপান্তর করা, যা আরডুইনো ন্যানো দ্বারা পড়তে পারে। OPA- এর প্রতিক্রিয়ায় রেজিস্টরের মান দ্বারা গুণ-ফ্যাক্টর নির্ধারিত হয়। আরো নমনীয় হওয়ার জন্য আমি different টি ভিন্ন প্রতিরোধক নিয়েছিলাম, যা ঘূর্ণমান সুইচ দিয়ে বেছে নেওয়া যায়। সর্বনিম্ন "বিবর্ধন" হল 100, সর্বোচ্চ 10 000 000। সবকিছুই একক 9V ব্যাটারি দ্বারা চালিত।

ধাপ 3: প্রথম পরীক্ষা: ক্লোরোফিলের শোষণ-বক্ররেখা

পরিমাপ পদ্ধতির জন্য: একটি কিউভেট জল বা অন্য একটি স্বচ্ছ দ্রাবক দ্বারা ভরা হয়। এটি ফোটোমিটারে স্থাপন করা হয়। কিউভেট হালকা-tightাকনা দিয়ে coveredাকা হচ্ছে। এখন LED এর জন্য পাওয়ার সাপ্লাই সেট করুন যাতে প্রায় 10-20mA এর কারেন্ট LED এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। তারপরে, ফোটোডিওডের আউটপুট ভোল্টেজ 3-4V এর কাছাকাছি অবস্থান নির্বাচন করতে ঘূর্ণমান সুইচ ব্যবহার করুন। আউটপুট ভোল্টেজের সূক্ষ্ম টিউনিং এখনও সামঞ্জস্যযোগ্য পাওয়ার সাপ্লাই দিয়ে করা যেতে পারে। এই ভোল্টেজ U0 নোট করা হয়েছে। তারপর পরীক্ষা করার জন্য তরল ধারণকারী কিউভেট নিন এবং ফোটোমিটারে রাখুন। এই সময়ে বিদ্যুৎ সরবরাহের ভোল্টেজ এবং ঘূর্ণমান সুইচের অবস্থান অপরিবর্তিত থাকতে হবে! তারপর uাকনা দিয়ে আবার কিউভেটটি coverেকে দিন এবং ভোল্টেজ U পরিমাপ করুন। T- এর সংখ্যার মান T = U / U0 * 100।

আমি রোইথনার লেজারটেকনিক থেকে বিভিন্ন রঙের এলইডি কিনেছি যা আমার দেশ অস্ট্রিয়াতে অবস্থিত। এর জন্য, সংশ্লিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য ন্যানোমিটারে দেওয়া হয়। সত্যিই নিশ্চিত হওয়ার জন্য যে কেউ একটি স্পেকট্রোস্কোপ এবং থেরমিনো সফ্টওয়্যার (থেরমিনো স্পেকট্রোমিটার) দিয়ে প্রভাবশালী তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরীক্ষা করতে পারে। আমার ক্ষেত্রে, এনএম এর ডেটা পরিমাপের সাথে একমত। LEDs নির্বাচন করার সময়, আপনি তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসীমা 395nm থেকে 850nm পর্যন্ত এমনকি কভারেজ হিসাবে অর্জন করা উচিত।

ফোটোমিটারের প্রথম পরীক্ষার জন্য আমি ক্লোরোফিল বেছে নিলাম। তবে এর জন্য আপনাকে একটি ঘাস থেকে ঘাস তুলতে হবে এই আশায় যে কেউ আপনাকে দেখছে না …

এই ঘাসটি তারপর ছোট ছোট টুকরো করে একটি পাত্রের মধ্যে প্রোপানল বা ইথানলের সাথে একত্রিত করা হয়। এখন আপনি একটি মর্টার বা একটি কাঁটা দিয়ে পাতা চূর্ণ। কয়েক মিনিট পরে, ক্লোরোফিল প্রোপানলে সুন্দরভাবে দ্রবীভূত হয়েছে। এই সমাধান এখনও খুব শক্তিশালী। এটি পর্যাপ্ত প্রোপানল দিয়ে পাতলা করা প্রয়োজন। এবং কোন স্থগিত এড়াতে সমাধান ফিল্টার করতে হবে। আমি একটি সাধারণ কফি-ফিল্টার নিলাম।

ফলাফলটি ছবিতে দেখানো মত হওয়া উচিত। একটি খুব স্বচ্ছ সবুজ-হলুদ সমাধান। তারপর আপনি প্রতিটি LED দিয়ে পরিমাপ (U0, U) পুনরাবৃত্তি করুন। প্রাপ্ত শোষণ বক্ররেখা থেকে এটি দেখা যায়, তত্ত্ব এবং পরিমাপ বেশ ভালভাবে একমত। ক্লোরোফিল a + b নীল এবং লাল বর্ণালী পরিসরে খুব জোরালোভাবে শোষণ করে, যখন সবুজ-হলুদ এবং ইনফ্রারেড আলো প্রায় নিরবচ্ছিন্নভাবে সমাধান প্রবেশ করতে পারে। ইনফ্রারেড পরিসরে, শোষণ এমনকি শূন্যের কাছাকাছি।

ধাপ 4: দ্বিতীয় পরীক্ষা: পটাসিয়াম পারমেঙ্গানেটের ঘনত্বের উপর বিলুপ্তির নির্ভরতা

আরও পরীক্ষা হিসাবে, দ্রবণ প্রস্তাবের ঘনত্বের উপর নির্ভর করে বিলুপ্তির সংকল্প। একটি দ্রবণ হিসাবে, আমি পটাসিয়াম permanganate ব্যবহার। সমাধান ভেদ করার পরে আলোর তীব্রতা ল্যাম্বার্ট-বিয়ার আইন অনুসরণ করে: এটি I = I0 * 10 ^ (- E) পড়ে। I0 হল দ্রবণবিহীন তীব্রতা, আমি দ্রবণ এবং ই তথাকথিত বিলুপ্তির তীব্রতা। এই বিলুপ্তি ই নির্ভর করে (রৈখিকভাবে) cuvette এর বেধ x এবং দ্রবণের ঘনত্ব c এর উপর। সুতরাং, E = k * c * x কে k দিয়ে মোলার শোষণ সহগ হিসাবে। বিলুপ্তি E নির্ধারণ করার জন্য আপনার শুধু I এবং I0 প্রয়োজন, কারণ E = lg (I0 / I)। যখন তীব্রতা কমে যায়, উদাহরণস্বরূপ, 10%, বিলুপ্ত E = 1 (10 ^ -1)। শুধুমাত্র 1%, E = 2 (10 ^ -2) থেকে দুর্বল হওয়ার সাথে।

যদি কেউ ই কে ঘনত্বের ফাংশন হিসাবে প্রয়োগ করে c, আমরা শূন্য বিন্দুর মধ্য দিয়ে একটি ক্রমবর্ধমান সরলরেখা পাওয়ার আশা করব।

আপনি আমার বিলুপ্তির বক্ররেখা থেকে দেখতে পাচ্ছেন, এটি রৈখিক নয়। উচ্চ ঘনত্বের ক্ষেত্রে, এটি বিশেষ করে 0.25 এর বেশি ঘনত্ব থেকে চ্যাপ্টা হয়ে যায়। এর মানে হল যে ল্যাম্বার্ট-বিয়ার আইন অনুসারে বিলুপ্তি প্রত্যাশার চেয়ে কম। যাইহোক, শুধুমাত্র কম ঘনত্ব বিবেচনা করে, উদাহরণস্বরূপ 0 এবং 0.25 এর মধ্যে, ঘনত্ব c এবং বিলুপ্তির E- এর মধ্যে একটি খুব সুন্দর রৈখিক সম্পর্ক তৈরি হয়।, ঘনত্বের শুধুমাত্র নির্বিচারে একক আছে, যেহেতু আমি দ্রবীভূত পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের প্রাথমিক পরিমাণ নির্ধারণ করি নি (এটি মাত্র মিলিগ্রাম ছিল, যা আমার ক্ষেত্রে আমার রান্নাঘর-স্কেল দিয়ে পরিমাপ করা যায় না, শুরুতে 4 মিলি পানিতে দ্রবীভূত সমাধান)।

ধাপ 5: উপসংহার

এই ফোটোমিটারটি বিশেষত পদার্থবিজ্ঞান এবং রসায়ন পাঠের জন্য উপযুক্ত। মোট খরচ মাত্র 60 ইউরো = 70 USD। বিভিন্ন রঙের LEDs সবচেয়ে ব্যয়বহুল অংশ। ইবে বা আলিএক্সপ্রেসে আপনি অবশ্যই সস্তা এলইডি পাবেন কিন্তু সাধারণত আপনি জানেন না যে এলইডিগুলির কোন তরঙ্গদৈর্ঘ্য আছে। এইভাবে দেখা, একজন বিশেষজ্ঞ খুচরা বিক্রেতার কাছ থেকে কেনা বাঞ্ছনীয়।

এই পাঠে আপনি তরলের রঙ এবং তাদের শোষণ-আচরণের মধ্যে সম্পর্ক, গুরুত্বপূর্ণ ক্লোরোফিল, ল্যাম্বার্ট-বিয়ার আইন, সূচকীয়তা, সংক্রমণ এবং শোষণ, পার্সেন্টের গণনা এবং দৃশ্যমান রঙের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সম্পর্কে কিছু শিখতে পারেন। আমি মনে করি এটি অনেকটা…

তাই আপনার পাঠ এবং ইউরেকা এই প্রকল্পটি তৈরি করে মজা করুন!

সর্বশেষ কিন্তু অন্তত আমি খুব খুশি হব যদি আপনি আমাকে ক্লাসরুম-বিজ্ঞান-প্রতিযোগিতায় ভোট দিতে পারতেন। তার জন্য ধন্যবাদ…

এবং যদি আপনি আরও পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষা করতে আগ্রহী হন, এখানে আমার ইউটিউব-চ্যানেল:

www.youtube.com/user/stopperl16/videos?

আরও পদার্থবিদ্যা প্রকল্প: