棱鏡攝譜儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告doc

1、棱鏡攝譜儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告篇一：用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的主譜線波長(zhǎng)評(píng)分：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目： 用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的主譜線波長(zhǎng)班 級(jí)： 電信 06-1姓 名： 林松學(xué)號(hào)： 22指導(dǎo)教師：茂名學(xué)院技術(shù)物理系大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)日期： XX 年 11 月 29 日實(shí)驗(yàn) 26 用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的主譜線波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的主譜線波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)課題 任務(wù)是，用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)提示 在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件下，用小型棱鏡攝譜儀來測(cè)量激光 光譜主譜線的波長(zhǎng)，有兩種方法。 讀譜法：參閱以開實(shí)驗(yàn) MP-2光譜的拍攝與測(cè)量的讀譜方法 攝譜法：參閱以開實(shí)

2、驗(yàn) MP-2光譜的拍攝與測(cè)量的攝譜方法。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)出用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的主譜線波長(zhǎng)的整體方案，內(nèi)容包括：（ 寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式；選擇測(cè)量?jī)x器；研究測(cè)量方法；寫出 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。 ） 然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操 作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。按書寫科學(xué) 論文的要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求與提示 采用讀譜法測(cè)量激光波長(zhǎng)，方法和光譜的拍攝與 測(cè)量實(shí)驗(yàn)的讀譜法基本上是相同的，不同的是如何將已知 光源和待測(cè)光源的光，同時(shí)照射到攝譜儀的狹縫上（ 這是該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵 ） ，再通過讀譜儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法和光譜 的拍攝與測(cè)量相同。 采用攝譜法測(cè)量激光波長(zhǎng)，

3、方法和光譜的拍攝與 測(cè)量實(shí)驗(yàn)的攝譜法基本相同，但問題的是如何將已知光譜 和待測(cè)光譜的光強(qiáng)調(diào)配好，因?yàn)榧す獾墓鈴?qiáng)比汞燈和鈉燈都 強(qiáng)得多，拍攝時(shí)的曝光時(shí)間要掌握準(zhǔn)確，否則排出的底片洗 出沖洗后效果不好，甚至失敗。這樣就需要設(shè)計(jì)好各次曝光 時(shí)間、顯影時(shí)間、 定影時(shí)間， 顯影、定影藥液的選擇與配置， 測(cè)量譜線距離時(shí)要用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量等。 該實(shí)驗(yàn)有多種方法，可以根據(jù)上面的提示來設(shè)計(jì)， 也可以根據(jù)自己的設(shè)想和方法來設(shè)計(jì)。 選擇實(shí)驗(yàn)儀器， 小型棱鏡攝譜儀、 光源 （ 汞燈、鈉燈、 激光器 ） 、讀數(shù)顯微鏡、聚光鏡、光譜干板及沖洗設(shè)備。 設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用

4、不確定度來表征測(cè) 量結(jié)果的可信賴程度。實(shí)驗(yàn)所用公式及物理量符號(hào)提示 參閱大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充講義 ，實(shí)驗(yàn) MP-2光譜的拍 攝與測(cè)量一文。評(píng)分參考 （10 分 ） 正確的寫出實(shí)驗(yàn)原理和計(jì)算公式， 2 分； 設(shè)計(jì)出 儀器可行設(shè)置， 2 分； 做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備， 1 分； 寫 出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟， 2 分； 制作實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)室條件的合理應(yīng)用， 1 分； 寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告， 2 分；（ 其中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理， 1 分、實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 0.5 分，整體結(jié)構(gòu)， 0.5 分 ）學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收， 4 學(xué)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成；教師指導(dǎo) （ 開放 實(shí)驗(yàn)室 ） 和開題報(bào)告 1 學(xué)時(shí)；提交整體設(shè)計(jì)方案時(shí)間學(xué)生自選題后 23

5、周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求電子版，用電子郵件發(fā)到指導(dǎo)教師 的電子郵箱里。思考題 如何使用哈特曼光闌？ 狹縫調(diào)節(jié)在什么范圍內(nèi)較合適？ 裝底片應(yīng)該在 什么條件下安裝？ 如何降低激光的光強(qiáng)？ 測(cè)量光譜底片時(shí)要注意什么？用小型棱鏡攝譜儀測(cè)量激光的主譜線波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饫忡R攝譜儀的構(gòu)造原理。掌握棱鏡攝譜儀的調(diào)節(jié)方法和攝譜技術(shù)。 學(xué) 會(huì)用照相法測(cè)定某一光譜線的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)儀器：小型棱鏡攝譜儀、光源 （ 汞燈、鈉燈、激光器 ） 、讀數(shù)顯 微鏡實(shí)驗(yàn)原理：1、光譜和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系： 每種物質(zhì)的原子都有自己的能級(jí)結(jié)構(gòu)，原子通常處于基 態(tài)，當(dāng)受到外部激勵(lì)后，可由基態(tài)遷到能量較高的激發(fā)態(tài)。

6、 由于激發(fā)態(tài)的不穩(wěn)定，處于高能級(jí)的原子很快就返回基態(tài)， 此時(shí)發(fā)射出一定能量的光子的波長(zhǎng)（或頻率）由對(duì)應(yīng)兩能級(jí) 之間的能量差 Ei 決定。Ei = Ei Eo , Ei 和 Eo 分別表示原子處于對(duì)應(yīng)的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量。即Ei = hvi = hc/ i 或 i = hc/ Ei 式中， I = 1, 2, 3, ，h 為普朗克常數(shù)， c 為光速。 2 、小型棱鏡攝譜 儀的基本光路：狹縫 S1 和準(zhǔn)直鏡（平行光管） L1 組成準(zhǔn)直系統(tǒng)，將 待測(cè)光先行會(huì)聚到狹縫上，以增加光強(qiáng)；棱鏡P 作為色散元件，把投射到第一折射面的不同波長(zhǎng)的平行光，經(jīng)折射后分 成沿不同方向的平行光（因?yàn)槲镔|(zhì)的折射率因波長(zhǎng)而變

7、） ； 照相物鏡 L2 和焦平面 F 處的記錄材料組成光譜的接收系統(tǒng)。 由于物鏡 L2 將不同方向的平行光依次會(huì)聚在焦平面上。故 形成光譜，為使整個(gè)光譜都清晰，焦平面 F 的方位必須細(xì)心 調(diào)節(jié)。測(cè)微目鏡S 3、棱鏡攝譜儀的構(gòu)造（）準(zhǔn)直管準(zhǔn)直管由狹縫 S1 和透鏡 L1 組成。 S1 位于 L1 的物方焦 平面上。被分析物質(zhì)發(fā)出的光射入狹縫，經(jīng)透鏡 L1 后就成 為平行光。實(shí)際使用中，為了使光源S 射出光在 S1 上具有較大的照度，在光源與狹縫之間放置會(huì)聚透鏡L，使光束會(huì)聚在狹縫上。（）棱鏡部分 主要是一個(gè)（或幾個(gè)）棱鏡 P，利用棱鏡的色散作用， 將不同波長(zhǎng)的平行光分解成不同方向的平行光。（）讀

8、譜裝置包括測(cè)微目鏡， 使目鏡水平方向左右移動(dòng)的手輪、 絲杠、 滑塊、導(dǎo)軌和支架，還包括讀出目鏡位置值用的標(biāo)尺和 100 分度及手輪刻度，手輪轉(zhuǎn)一圈平移 1mm，每分度 0.01mm，要 求估讀到 0.1 分度。測(cè)微目鏡內(nèi)的叉絲用以對(duì)準(zhǔn)被測(cè)譜線中 心。4、線性插入法求待測(cè)波長(zhǎng) 這是一種近似的測(cè)量波長(zhǎng)的方法。一般情況下，棱鏡是 非線形色散元件， 但是在一個(gè)教小的波長(zhǎng)范圍內(nèi) （約幾個(gè) nm 內(nèi)），可以認(rèn)為色散是均勻的，即譜線在底線上的位置和波 長(zhǎng)有線性關(guān)系，如波長(zhǎng)為 ?x 的待測(cè)譜線位于已知波長(zhǎng) ?1 和?2 譜線之間， 如圖所示， 它們?cè)诘灼系奈恢每捎米x數(shù) 顯微鏡測(cè)出，如用和分別表示譜線 ?1

9、和?2 的間距及 ?1 和 ?x 的間距，那么待測(cè) 譜線波長(zhǎng)為：?x?1?2?1x （a ）如波長(zhǎng)為?x的待測(cè)譜線位于已知波長(zhǎng) ?1 和?2 譜線之外，如圖所示， 它們?cè)诘灼?x 上的位置可用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出，如用和分別表示譜線 ?1 和 ?2 的間距及 ?1 和間距，那么待測(cè)譜線波長(zhǎng)為：?x?1?（?1?2）?xd?x 的（b） 篇二：攝譜實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告系別 : 姓名 : 學(xué)號(hào) : 實(shí)驗(yàn)題目 : 攝譜實(shí)驗(yàn)?zāi)康?: 用棱鏡攝譜儀攝取光譜線，對(duì)待測(cè)物質(zhì)所產(chǎn) 生的光譜線進(jìn)行測(cè)定，可知道該物質(zhì)的化學(xué)成分。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 :一、攝譜前的準(zhǔn)備：調(diào)節(jié)共軸，將光源S 置于準(zhǔn)直物鏡L1 的光軸上在光源與狹縫 S1

10、之間加入聚光照明透鏡 L，調(diào) 節(jié)透鏡 L 的位置，使光源成像在入射縫上。若更換光源，只 能調(diào)整光源的位置，而透鏡 L 的位置不應(yīng)變動(dòng)，以保證光源 始終處在準(zhǔn)直物鏡 L1 的光軸上。二、調(diào)節(jié)與觀察：毛玻璃放在暗匣的放底板的位置處， 移動(dòng)暗匣，使毛玻璃上現(xiàn)出光譜。填寫下面的觀察表格：三、攝譜：用已在暗箱中裝好底片的底片盒換下毛玻璃， 曝光時(shí)打開小遮板，曝光后關(guān)閉小遮板。然后在暗室中洗出底片。實(shí)驗(yàn)分析： 本實(shí)驗(yàn)第一張底片所得譜線邊緣有重影，說明最后光線 并沒有真正聚焦在底片上。原因是共軸不好，由于 L2 在調(diào)節(jié)時(shí)，目光沒有垂 直讀數(shù)，導(dǎo)致 L2 值不夠精確，從而導(dǎo)致光線沒有很好的聚 焦到底片上。此外

11、兩列鐵譜線中的一列在底片上靠邊緣部分 曝光不足，說明底片盒的位置沒有調(diào)好。第二次在第一次實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)提 高了精度。但由于曝光時(shí)間沒有控制好 , 造成曝光不足。思考題：1. 為什么在攝譜中要先攝氦譜而不能先攝鐵譜？答：在拍攝前 ,要先調(diào)整氦譜管 , 使氦光譜清晰可見 . 氦譜管是在鐵弧光源調(diào)好后 再放入透鏡和狹縫中間進(jìn)行調(diào)節(jié)的。若先攝鐵譜，則由于底片已經(jīng)放上，無法對(duì)氦光譜管的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，易造成 成功的失敗。所以要先調(diào)節(jié)鐵弧光源，然后固定好，再調(diào)氦 光譜管，然后放上底片，先攝氦光譜再攝鐵光譜。2. 為什么底片匣子要傾斜一個(gè) ?角？ 答：不同光線射出角度不同 , 故對(duì)透鏡的焦點(diǎn)

12、不相同， 因此要通過傾斜底片使不同光線都能聚焦在底片上，從而得到清晰的譜線。3分析底片，對(duì)不理想之處找出原因。 答：第一張：所得譜線邊緣有重影，兩列鐵譜線中的一 列在底片上靠邊緣部分曝光不足。 說明最后光線并沒有真正聚焦在底片上。原 因是共軸不好，由于L2 在調(diào)節(jié)時(shí)，目光沒有垂直讀數(shù)， 導(dǎo)致 L2 值不夠精確， 從而導(dǎo)致光線沒有很好的聚焦到底片上。此外兩列鐵譜線中的一列在底片上 靠邊緣部分曝光不足，說明底片盒的位置沒有調(diào)好。第二張：較第一張修正了以上問題，但曝光時(shí)間略有不 足。篇三：實(shí)驗(yàn) 31 原子發(fā)射光譜觀測(cè)分析 (AB) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子發(fā)射光譜觀測(cè)分析( A)實(shí)驗(yàn)者：馬志洪 ，合作者：王宇煒

13、（中山大學(xué)理工學(xué)院，光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) XX 級(jí) 3 班，學(xué)號(hào) 08323067 ）XX 年 04 月 02 日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 學(xué)會(huì)使用光學(xué)多通道分析器的方法。2. 通過對(duì)納原子光譜的研究鏈接堿金屬原子光譜的一 般規(guī)律。3. 加深對(duì)堿金屬原子中外電子與原子核相互作用以及 自旋與軌道運(yùn)動(dòng)相互作用的了解?！緝x器用具】 光學(xué)多通道分析器、光學(xué)平臺(tái)、汞燈、鈉燈、計(jì)算機(jī)?！驹砀攀觥?鈉屬堿金屬原子類。堿金屬原子和氫原子一樣，都只有 一個(gè)價(jià)電子。但在堿金屬原子中除了一個(gè)價(jià)電子外，還有內(nèi) 封閉殼層的電子，這些內(nèi)封閉殼層電子與原子核構(gòu)成原子實(shí)。 價(jià)電子是在原子核和內(nèi)部電子共同組成的力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。原子 實(shí)作

14、用于價(jià)電子的電場(chǎng)與點(diǎn)電荷的電場(chǎng)有顯著的不同。特別 是當(dāng)價(jià)電子軌道貫穿原子實(shí)時(shí)（稱貫穿軌道） ，這種差別就 更為突出。因此，堿金屬原子光譜線公式為：其中為光譜線的波數(shù)； R 為里德堡常數(shù)。與 n 分別為始態(tài)和終態(tài)的主量子數(shù)。分別為始態(tài)和終態(tài)的有效量子數(shù)。與 l 分別為該量子數(shù)決定之能級(jí)的軌道量子數(shù)。（ 1） 分別為始態(tài)和終態(tài)的量子缺（也稱量子改正數(shù)， 量子虧損）。根據(jù)舊的玻爾理論，在電子軌道愈接近原子中心的地方， 的數(shù)值愈大。當(dāng)軌道是貫穿軌道時(shí)，的數(shù)值還要大些。 因?yàn)檫@時(shí)作用在電子上的原子核的有效電荷有很大程度的 改變。在非?？拷雍说牡胤?， 全部核電荷作用在電子上 而距離很遠(yuǎn)的，原子核被周圍

15、電子屏蔽，以致有效核電荷因 此 s 項(xiàng)的值最大， 而對(duì) p 項(xiàng)來說就小一些， 對(duì)于 d 來說還 更小，由此類推。因而量子缺的大小直接反映原子實(shí)作用 于價(jià)電子的電場(chǎng)與點(diǎn)電荷近似偏離的大小。對(duì)于鈉原子光譜分如下四個(gè)線系：主線系： = np 3s （n =3 ，4，5，?） 銳線系： = ns 3p （n = 4，5，6，?） 漫線系： = nd 3p （n =3， 4，5， ? ）（2） 基線系： = nf 3d （n = 4，5，6，?） 對(duì)于某一線系譜線的波數(shù)公式可寫為：其中為常數(shù)，稱為固定項(xiàng)。（ 3） 各線系的共同特點(diǎn)是：1同一線系內(nèi)，愈向短波方向，相鄰譜線的波數(shù)差愈 小，最后趨于一個(gè)極限連

16、續(xù)譜與分立譜的邊界。這是由 于能量愈高，能級(jí)愈密，最后趨于連續(xù)。2在同一線系內(nèi)，愈向短波方向，譜線強(qiáng)度愈小，原 因是能級(jí)愈高，將原子從基態(tài)激發(fā)到那一狀態(tài)也愈不容易。各線系的區(qū)別是：1各線系所在的光譜區(qū)域不同。 主線系只有 =3p 3s 的 二條譜線（鈉雙黃線）是在可見區(qū)，其余在紫外區(qū)。又由于主線系的下能級(jí)是 基態(tài)（ 3S1/2 能級(jí)），因此當(dāng)具有連續(xù)譜的光譜通過鈉原子 蒸氣經(jīng)過分光后，在連續(xù)光譜的背景上將出現(xiàn)鈉原子主線系 的吸收光譜。在光譜學(xué)中，稱主線系的第一組線（雙線）為 共振線，鈉原子的共振線就是有名的黃雙線（ 589.0nm 和 589.6nm）。銳線系和漫線系由于相應(yīng)的能量差比主線系小

17、，它們的 譜線除第一條線（ =4s 3p； =3d3p）在紅外區(qū)外，其余都 在可見區(qū)。其基線系的能量差更小，在紅外區(qū)。2.s 能級(jí)是單重的， p、d、 f 能級(jí)由于電子自旋與軌道 運(yùn)動(dòng)作用引起譜項(xiàng)分裂，它們是雙重的。這些雙重分裂隨能 級(jí)增高而變小。根據(jù)選擇定則，主線系和銳線系是雙線的。 漫線系和基線系是復(fù)雙重線的。主線系的雙線是由于 3s 能 級(jí)與 3p、4p?各能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生的， 雙線的距離決定于 p 能 級(jí)的分裂大小，因此愈向短波方向，雙線間的波數(shù)差愈小。 而銳線系則不同，它是內(nèi) 3p 能級(jí)與各 s 能級(jí)之間的躍遷產(chǎn) 生的，因此銳線系各雙線波數(shù)差都相等。3從譜線的外表上看，主線系強(qiáng)度較大

18、，銳線系輪廓清晰，漫線系顯得彌漫，一般復(fù)雙重線連 成一片?！緦?shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介】1光柵攝譜儀 用來拍攝原子發(fā)射光譜的儀器稱為攝譜儀。由于兩光譜 線很靠近，所以攝譜儀的色散率要大，以便分辨開兩光譜。 常用的攝譜儀有棱鏡攝譜儀 （如 QS-20 型）和光柵攝譜儀 （如 WPG-100 型，其一級(jí)光譜色散率約為 0.8nm/mm）。前者以棱 鏡作為色散元件進(jìn)行分光，后者采用反射式平面閃爍光柵作 色散元件進(jìn)行分光。為了測(cè)量原子發(fā)射光譜線的波長(zhǎng)，需要在光譜底片上同 時(shí)并列拍攝標(biāo)準(zhǔn)光譜。 對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)光譜圖， 利用線形內(nèi)插值法， 從靠近某一條譜線的兩條已知標(biāo)準(zhǔn)譜線的波長(zhǎng)，即可求出這 譜線的波長(zhǎng)。2光學(xué)多通道分析器

19、現(xiàn)在，我們用光學(xué)多通道分析器來拍攝原子發(fā)射光譜。光學(xué)多通道分析器（ OMA）由光柵單色儀、 CCD 接收單元、 掃描系統(tǒng)、電子放大器、 A/D 采集單元、計(jì)算機(jī)組成。該設(shè) 備集光學(xué)、精密機(jī)械、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體。光學(xué)系 統(tǒng)采用 C-T 型，如圖 1 所示。入射狹縫、出射狹縫均為直 狹縫，寬度范圍 0-2mm 連續(xù)可調(diào)， 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為狹縫寬度加大，反之減小，每旋轉(zhuǎn)一周狹縫寬度變化0.5mm。狹縫的寬度由螺旋移動(dòng)刀片來改變，這些刀刃經(jīng)過精磨，十分銳利， 因而也極易損壞，調(diào)節(jié)時(shí)要特別小心。為延長(zhǎng)使用壽命，調(diào) 節(jié)時(shí)注意最大不超過 2mm，平日不使用時(shí)，狹縫最好開到 0.1-0.5mm 左右。狹縫的質(zhì)量直接決定了譜線的質(zhì)量。光源發(fā)出的光束進(jìn)入入射狹縫S1，S1 位于反射式準(zhǔn)光鏡 M2 的焦面上， 通過 S1 射入的光束經(jīng) M2 反射平行光束投 向平