ASR项目组附属实验
原文为英文实验报告，上次直接英文的东西发到论坛上被人骂了，这次决定翻译、改写后再发上来
（由于时间拙计，很多地方有删减，而且有些图也没翻译，请见谅）

简介
臭氧是氧的同素异形体，在大气层中主要起到了吸收紫外线的作用。但与此同时也是一种常见的污染气体。氧原子以sp2杂化轨道形成离域π键，构成V状极性分子。臭氧的英文为“ozone”，来源于希腊语“ozien”，意思为“to smell”，是一种具有极强氧化性的气体，常温下高浓度时为淡蓝色，有着极强的刺激性气味。其分子结构如下图。



据了解，高压放电、电离辐射以及消毒用紫外线灯等可以产生臭氧，其基本原理均是将氧分子电离为氧自由基，再和新的氧分子结合产生臭氧。实验A主要是针对紫外光进行臭氧生成的探究实验，实验B是利用植物对臭氧进行吸收，同过速率的计算来选择最佳吸收植物。

实验A设计及假设
紫外光是一种电磁辐射，其能量大小与其波长成反比，与其频率成正比。能量计算公式可由以下式子给出：
E=hc/λ
其中E为能量，λ为波长，h为普朗克常数，c为真空光速

紫外线根据波长范围分为4个波段：UVA波段，波长320～400nm；UVB波段，波长275～320nm；UVC波段，波长200～275nm；以及UVD波段，波长100～200nm。能级随排列递增。根据资料，臭氧可吸收UVB、UVC波段的紫外线。碍于实验条件的限制，我们只能找到波长为254nm和365nm的紫外光进行测试。

实验装置为25W暗箱式紫外分析仪，可以为实验提供一个密闭、避光的空间。第一组实验是测量不同波长的紫外灯产生臭氧的能力。首先将臭氧传感器（分度值0.1ppm）放入暗箱，读出初始数据，等待示数稳定后，分别打开254nm和365nm的紫外灯，每隔5s记录一次传感器示数，持续10min。根据紫外线能级和臭氧的生成原理可以大概推断，由于能量较小，电离氧气能力小，365nm的紫外灯产生臭氧的速率要比254nm的紫外灯速率要慢。

装置如下图：


第二组实验是测量不同波长的紫外线对臭氧的分解作用。首先将臭氧传感器（分度值0.1ppm）以及臭氧发生片（产气速率7000mgh-1）放入暗箱，首先将臭氧发生器接电，当暗室内臭氧浓度上升至600ppm时切断电源，3次实验，一次打开254nm紫外灯，一次打开365nm紫外灯，最后一次全部关闭。每隔10s记录一次传感器数据，记录7min。我的预测是365nm的紫外线可能会对臭氧有降解作用，使浓度下降地更快。

实验A数据收集及处理

第一组实验数据

根据记录下的数据，将其绘制成折线图如下


由于臭氧浓度值比较小，故数据波动幅度过于大。为了消除这种波动对数据分析的影响，我利用散点图进行拟合。
拟合后的图像成线性关系，如下图


从图像中，可以得出， 365nm的紫外线对于密闭环境下的臭氧浓度几乎没有任何影响，而254nm的紫外线可以生成臭氧，并且产生速率在低浓度下为一个定值。
鉴于目前生活中绝大部分的消毒用紫外灯都是254nm的波长，在使用紫外线消毒过后，一定要注意通风，使密闭环境内的臭氧浓度回归正常值。

第二组的原始实验数据如下图


同样在本图中，365nm的紫外线对臭氧浓度的自然分解几乎没有什么特别的作用，其曲线和无任何紫外线时贴合完美，而254nm紫外线则对臭氧分解有着显著的反作用，其很明显地降低了臭氧的自分解速率。

简单结论
并非所有紫外线都具备空气的电离能力，电离空气中氧气的波长阀值应该在365nm和254nm之间，从以上的对比实验中可以很容易地看出。
进一步的结论可以通过计算得到。将2个波长带入E=hc/λ式子中，得到E，也就是电离氧气的电磁波能量阀值在5.58X10-19J到7.82X10-19J之间。