基于仪器搭建的紫外-可见光谱探究型教学实验设计

设计了一款用于本科实验教学的低成本可重复组装拆解的紫外-可见光谱仪。要求学生利用光学元件搭建具有高分辨率的紫外-可见光谱仪,测试系列共轭分子的吸收光谱,并将实验结果与一维势阱方程和Gaussian软件计算结果进行相互验证。该实验有助于学生全面深入了解仪器原理及构造,探究各个部件的作用,深入体会现代仪器的原理。学生通过这一实操性强的实验,能够学习与验证相对抽象深奥的量子力学原理,锻炼动手能力、创新思维和知识融会贯通能力,学习兴趣大大提高。

差热-拉曼光谱联用系统的搭建及其在熔盐相图测定实验中的运用

通过元件和设备的拼装方式创建新的研究方法,这是科技创新的重要途径之一。本项目以差热-拉曼光谱联用测量系统的搭建为例,利用实验室现有的设备单元组建差热分析部件,将其设计成可适用于拉曼光谱测量的差热分析(DTA)平台,并将所制的差热-拉曼联用系统用于研究混合熔盐的相变过程。通过仪器组建和实验测量过程,学生可以深入了解差热分析的原理,认识到多种实验技术联合使用产生的增强效应。更为重要的是,他们能够学习如何利用手边的元件单元创立新研究方法。因此,这个实验项目能够有效提高学生的创新能力和科研能力。此外,该系统涉及的差热分析平台、数据采集系统和相图测量等方面都能够开展进一步的改进和升级,这就保证了这个开放实验教学项目具有可持续的创新教学功能。

基于分光计的旋光仪搭建与溶液旋光度的测量

分光计是一种精密光学仪器,可以精确测量水平面内两条光线的夹角,但却不能测量“竖直平面”内两条光线的夹角。本文为了解决这一难题,在分光计中,巧妙加入扇形齿轮和溶液平台,将其改装成“旋光仪”并进行溶液旋光度的测量。通过改变溶液浓度、长度、温度、入射波长,确定了蔗糖和果糖溶液的比旋光度,发现实验误差均小于2.0%,表明改装仪器具有较高的测量精度。同时发现实验时,采用激光光源比传统钠光光源的现象更明显,更易操作,教学效果更好。

显微拉曼光谱仪在本科实验教学中的搭建及应用

在本科实验教学中开展仪器搭建的内容,不仅有助于深入学习基础理论知识,还能有效培养学生的综合实践能力。实验中,学生根据光路图动手搭建显微拉曼光谱仪,通过不断对仪器进行调试,最后获得样品测试信号,搭建仪器的灵敏度和分辨率不仅能够满足本科实验教学需要,也能满足科研测试要求。课程采用团队分工合作的方式进行,学生不仅掌握了拉曼光谱的相关知识,还培养了创新能力、动手能力和团队合作能力,对仪器制造也有了一定程度的认识。

基于拉曼光谱仪搭建的项目式实验设计

基于搭建一款低成本、可重复组装拆解、具有良好分辨率的拉曼光谱仪这一核心内容,设计了一个项目式实验。实验内容包括:利用最基础的光学元件搭建光谱仪;利用搭建的光谱仪测试系列胺类化合物以及水和重水的拉曼光谱,并分别结合Gaussian计算和一维谐振子模型对胺类化合物中N-H键的拉伸振动变化进行分析,对水和重水中羟基键的力常数进行计算;解释化学键OD比OH强的原因,揭示量子力学零点能对化学键强弱的影响。此外,要求学生通过查阅文献,选择感兴趣的研究方向自行进行探索性实验设计。该实验项目开展五年来,取得了良好的教学效果。