棱鏡攝譜儀實驗報告doc

1、棱鏡攝譜儀實驗報告篇一：用小型棱鏡攝譜儀測量激光的主譜線波長評分：大學(xué)物理實驗設(shè)計性實驗實驗報告實驗題目： 用小型棱鏡攝譜儀測量激光的主譜線波長班 級： 電信 06-1姓 名： 林松學(xué)號： 22指導(dǎo)教師：茂名學(xué)院技術(shù)物理系大學(xué)物理實驗室實驗日期： XX 年 11 月 29 日實驗 26 用小型棱鏡攝譜儀測量激光的主譜線波長實驗提要實驗課題及任務(wù)用小型棱鏡攝譜儀測量激光的主譜線波長實驗課題 任務(wù)是，用小型棱鏡攝譜儀測量激光的波長。實驗提示 在實驗室現(xiàn)有的條件下，用小型棱鏡攝譜儀來測量激光 光譜主譜線的波長，有兩種方法。 讀譜法：參閱以開實驗 MP-2光譜的拍攝與測量的讀譜方法 攝譜法：參閱以開實

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

3、方法和光譜的拍攝與 測量實驗的攝譜法基本相同，但問題的是如何將已知光譜 和待測光譜的光強(qiáng)調(diào)配好，因為激光的光強(qiáng)比汞燈和鈉燈都 強(qiáng)得多，拍攝時的曝光時間要掌握準(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)計好各次曝光 時間、顯影時間、 定影時間， 顯影、定影藥液的選擇與配置， 測量譜線距離時要用讀數(shù)顯微鏡測量等。 該實驗有多種方法，可以根據(jù)上面的提示來設(shè)計， 也可以根據(jù)自己的設(shè)想和方法來設(shè)計。 選擇實驗儀器， 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)計出實驗方法和實驗步驟，要具有可操作性。 實驗結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用

4、不確定度來表征測 量結(jié)果的可信賴程度。實驗所用公式及物理量符號提示 參閱大學(xué)物理實驗補(bǔ)充講義 ，實驗 MP-2光譜的拍 攝與測量一文。評分參考 （10 分 ） 正確的寫出實驗原理和計算公式， 2 分； 設(shè)計出 儀器可行設(shè)置， 2 分； 做好實驗前的準(zhǔn)備， 1 分； 寫 出實驗內(nèi)容及步驟， 2 分； 制作實驗器材和實驗室條件的合理應(yīng)用， 1 分； 寫出完整的實驗報告， 2 分；（ 其中實驗數(shù)據(jù)處理， 1 分、實驗結(jié)果， 0.5 分，整體結(jié)構(gòu)， 0.5 分 ）學(xué)時分配實驗驗收， 4 學(xué)時，在實驗室內(nèi)完成；教師指導(dǎo) （ 開放 實驗室 ） 和開題報告 1 學(xué)時；提交整體設(shè)計方案時間學(xué)生自選題后 23

5、周內(nèi)完成實驗整體設(shè)計方案并提交。提交整體設(shè)計方案，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)？ 測量光譜底片時要注意什么？用小型棱鏡攝譜儀測量激光的主譜線波長實驗?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) 會用照相法測定某一光譜線的波長。實驗儀器：小型棱鏡攝譜儀、光源 （ 汞燈、鈉燈、激光器 ） 、讀數(shù)顯 微鏡實驗原理：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結(jié)構(gòu)，原子通常處于基 態(tài)，當(dāng)受到外部激勵后，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，處于高能級的原子很快就返回基態(tài)， 此時發(fā)射出一定能量的光子的波長（或頻率）由對應(yīng)兩能級 之間的能量差 Ei 決定。Ei = Ei Eo , Ei 和 Eo 分別表示原子處于對應(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 待測光先行會聚到狹縫上，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的平行光，經(jīng)折射后分 成沿不同方向的平行光（因為物質(zhì)的折射率因波長而變

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聚在焦平面上。故 形成光譜，為使整個光譜都清晰，焦平面 F 的方位必須細(xì)心 調(diào)節(jié)。測微目鏡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聚透鏡L，使光束會聚在狹縫上。（）棱鏡部分 主要是一個（或幾個）棱鏡 P，利用棱鏡的色散作用， 將不同波長的平行光分解成不同方向的平行光。（）讀

8、譜裝置包括測微目鏡， 使目鏡水平方向左右移動的手輪、 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。測微目鏡內(nèi)的叉絲用以對準(zhǔn)被測譜線中 心。4、線性插入法求待測波長 這是一種近似的測量波長的方法。一般情況下，棱鏡是 非線形色散元件， 但是在一個教小的波長范圍內(nèi) （約幾個 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 長有線性關(guān)系，如波長為 ?x 的待測譜線位于已知波長 ?1 和?2 譜線之間， 如圖所示， 它們在底片上的位置可用讀數(shù) 顯微鏡測出，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 譜線波長為：?x?1?2?1x （a ）如波長為?x的待測譜線位于已知波長 ?1 和?2 譜線之外，如圖所示， 它們在底片?x 上的位置可用讀數(shù)顯微鏡測出，如用和分別表示譜線 ?1 和 ?2 的間距及 ?1 和間距，那么待測譜線波長為：?x?1?（?1?2）?xd?x 的（b） 篇二：攝譜實驗報告實驗報告系別 : 姓名 : 學(xué)號 : 實驗題目 : 攝譜實驗?zāi)康?: 用棱鏡攝譜儀攝取光譜線，對待測物質(zhì)所產(chǎn) 生的光譜線進(jìn)行測定，可知道該物質(zhì)的化學(xué)成分。實驗內(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，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。實驗分析： 本實驗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，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。第二次在第一次實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，對各個數(shù)據(jù)提 高了精度。但由于曝光時間沒有控制好 , 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 ?角？ 答：不同光線射出角度不同 , 故對透鏡的焦點(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，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，但曝光時間略有不 足。篇三：實驗 31 原子發(fā)射光譜觀測分析 (AB) 實驗報告原子發(fā)射光譜觀測分析( A)實驗者：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 3 班，學(xué)號 08323067 ）XX 年 04 月 02 日【實驗?zāi)康摹?. 學(xué)會使用光學(xué)多通道分析器的方法。2. 通過對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、汞燈、鈉燈、計算機(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 一個價電子。但在堿金屬原子中除了一個價電子外，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。 價電子是在原子核和內(nèi)部電子共同組成的力場中運(yùn)動。原子 實作

14、用于價電子的電場與點(diǎn)電荷的電場有顯著的不同。特別 是當(dāng)價電子軌道貫穿原子實時（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，的數(shù)值還要大些。 因為這時作用在電子上的原子核的有效電荷有很大程度的 改變。在非常靠近原子核的地方， 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 項的值最大， 而對 p 項來說就小一些， 對于 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作用 于價電子的電場與點(diǎn)電荷近似偏離的大小。對于鈉原子光譜分如下四個線系：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。（ 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，最后趨于一個極限連

16、續(xù)譜與分立譜的邊界。這是由 于能量愈高，能級愈密，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是 基態(tài)（ 3S1/2 能級），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 能級是單重的， p、d、 f 能級由于電子自旋與軌道 運(yùn)動作用引起譜項分裂，它們是雙重的。這些雙重分裂隨能 級增高而變小。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 級與 3p、4p?各能級間的躍遷產(chǎn)生的， 雙線的距離決定于 p 能 級的分裂大小，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 能級與各 s 能級之間的躍遷產(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。【實驗儀器簡介】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。為了測量原子發(fā)射光譜線的波長，需要在光譜底片上同 時并列拍攝標(biāo)準(zhǔn)光譜。 對照標(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，即可求出這 譜線的波長。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、計算機(jī)組成。該設(shè) 備集光學(xué)、精密機(jī)械、電子學(xué)、計算機(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)時要特別小心。為延長使用壽命，調(diào) 節(jié)時注意最大不超過 2mm，平日不使用時，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