電子衍射實(shí)驗(yàn)報(bào)告

PAGEPAGE1電子衍射實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)采用與當(dāng)年湯姆生的電子衍射實(shí)驗(yàn)相似的方法，用電子束透過金屬薄膜，在熒光屏上觀察電子衍射圖樣，并通過衍射圖測(cè)量電子波的波長。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量運(yùn)動(dòng)電子的波長，驗(yàn)證德布羅意公式。理解真空中高速電子穿過晶體薄膜時(shí)的衍射現(xiàn)象，進(jìn)一步理解電子的波動(dòng)性。掌握晶體對(duì)電子的衍射理論及對(duì)立方晶系的指標(biāo)化方法；掌握測(cè)量立方晶系的晶格常數(shù)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理在物理學(xué)的發(fā)展史上，關(guān)于光的“粒子性”和“波動(dòng)性”的爭(zhēng)論曾延續(xù)了很長一段時(shí)期。人們最終接受了光既具有粒子性又具有波動(dòng)性，即光具有波粒二象性。受此啟發(fā)，在1924年，德布羅意（deBeroglie）提出了一切微觀粒子都具有波粒二象性的大膽假設(shè)。當(dāng)時(shí)，人們已經(jīng)掌握了X射線的晶體衍射知識(shí)，這為從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)德布羅意假設(shè)提供了有利因素。1927年戴維遜和革末發(fā)表了他們用低速電子轟擊鎳單晶產(chǎn)生電子衍射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。兩個(gè)月后（1928年），英國的湯姆遜和雷德發(fā)表了他們用高速電子穿透物質(zhì)薄片直接獲得的電子衍射花紋，他們從實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電子波的波長，與按德布羅意公式計(jì)算出的波長相吻合，從而成為第一批證實(shí)德布羅意假設(shè)的實(shí)驗(yàn)。薛定諤（Schrodinger）等人在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本理論——量子力學(xué)，德布羅意、戴維遜和革末也因此而獲得諾貝爾爾物理學(xué)獎(jiǎng)?，F(xiàn)在，電子衍射技術(shù)已成為分析各種固體薄膜和表面層晶體結(jié)構(gòu)的先進(jìn)方法。1924年德布羅意提出實(shí)物粒子也具有波粒二象性的假設(shè)，他認(rèn)為粒子的特征波長λ與動(dòng)量p的關(guān)系與光子相同，即式中h為普朗克常數(shù)，p為動(dòng)量。設(shè)電子初速度為零，在電位差為V的電場(chǎng)中作加速運(yùn)動(dòng)。在電位差不太大時(shí)，即非相對(duì)論情況下，電子速度（光在真空中的速度），故其中為電子的靜止質(zhì)量。它所達(dá)到的速度v可由電場(chǎng)力所作的功來決定：（2）將式（2）代入（1）中，得：（3）式中e為電子的電荷，m為電子質(zhì)量。將、、，各值代入式（3），可得：（4）其中加速電壓V的單位為伏特（V），λ的單位為米。由式（4）可計(jì)算與電子德布羅意平面單色波的波長。而我們知道，當(dāng)單色X射線在多晶體薄膜上產(chǎn)生衍射時(shí)，可根據(jù)晶格的結(jié)構(gòu)參數(shù)和衍射環(huán)紋大小來計(jì)算圖1的波長。所以，類比單色X射線，也可由電子在多晶體薄膜上產(chǎn)生衍射時(shí)測(cè)出電子的波長λ。如與λ在誤差范圍內(nèi)相符，則說明德布羅意假設(shè)成立。下面簡述測(cè)量λ的原理。根據(jù)晶體學(xué)知識(shí)，晶體中的粒子是呈規(guī)則排列的，具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因此可以把晶體看作三維光柵。這種光柵的光柵常數(shù)要比普通人工刻制的光柵小好幾個(gè)量級(jí)。當(dāng)高速電子束穿過晶體薄膜時(shí)所發(fā)生的衍射現(xiàn)象與X射線穿過多晶體進(jìn)所發(fā)生的衍射現(xiàn)象相類似。它們衍射的方向均滿足布拉格公式。1晶體是由原子（或離子）有規(guī)則地排列而組成的，如圖1所示，晶體中有許多晶面（即相互平行的原子層），相鄰兩平行晶面的間距為一固定值。當(dāng)具有一定速度的平行電子束（X射線）通過晶體時(shí)，則電子（X射線）受到原子（或離子）的散射。而電子束（X射線）具有一定的波長λ，根據(jù)布喇格定律，當(dāng)相鄰兩晶面上反射電子束（X射線）（如圖中的I、II線）的程差Δ符合下述條件時(shí)，可產(chǎn)生相長干涉，即（5）式中θ為入射電子束（或反射電子束），符合式（5）條件的晶面，才能產(chǎn)生相互干涉。圖2以上介紹的晶體（元素或化合物）成為單晶。X射線與某晶面間的夾角，稱掠射角。式（5）稱為布喇格公式，它說明只有在衍射角等于入射角的反射方向上，才能產(chǎn)生加強(qiáng)的反射，而在其他方向，衍射電子波（X射線）很微弱，根本就觀察不到。一塊晶體實(shí)際上具有很多方向不同的晶面族，晶面間距也各不相同，如上圖等。2.電子衍射的基本理論qnd=sin2(n=0，1，2，……)式中λ為入射電子波的波長，d為相鄰晶面間的距離，即晶面間距，θ為電子波的掠射角，n是整數(shù)，稱為衍射級(jí)次（如圖2）。本實(shí)驗(yàn)是觀察多晶體樣品（靶）金的電子衍射。多晶樣品是取向雜亂的小晶粒的集合體。電子衍射圖象可以看成是這些小晶粒的電子衍射圖象的重迭。由于這些小晶粒的取向是完全雜亂的，因此靶的衍射圖象是與入射電子來向?qū)ΨQ的許多同心圓環(huán)，如圖3示。也就是在熒光屏上所看到的光環(huán)。只有符對(duì)同一材料，還可以形成多晶結(jié)構(gòu)，這指其中含有大量各種取向的微小單晶體，如用波長為λ的電子束射（X射線）入多晶薄膜，則總可以找到不少小晶體，其晶面與入射電子束（X射線）之間的掠射角值為θ，能滿足布喇格公式（5）。所以在原入射電子束（X射線）方向能滿足布喇格公式（5）。所以在原入射電子束（X射線）方向成2θ的衍射方向上，產(chǎn)生相應(yīng)于該波長的最強(qiáng)反射，也即各衍射電子束（X射線）均位于以入射電子束（X射線）為軸半頂角為2θ的圓錐面上。若在薄膜的右方，放置一熒光屏，而屏面與入射電子束（X射線）垂直，則可觀察到圓環(huán)狀的衍射環(huán)光跡（圖3）。在λ值不變的情況下，對(duì)于滿足式（5）條件的不同取向的晶面，半頂角2θ不相同，從而形成不同半徑的衍射環(huán)。圖33、這里再進(jìn)一步介紹如何來標(biāo)志晶體中各種不同間距和取向的晶面族。單晶體的原子（或離子）按某種方式周期性地排列著，這種重復(fù)單元稱為原胞，各種晶體的原胞結(jié)構(gòu)不同，例如有面心立方、體心立方等等。面心立方晶胞的三邊相等，設(shè)均為a（這稱為晶格常數(shù)），并互相垂直，這相當(dāng)于在立方體各面的中心都放置一個(gè)原子，如右圖4所示。常見的許多金屬，如金、銀、銅、鋁等，都為面心立方體結(jié)構(gòu)。今分別以面心立方原胞三邊作為空間直角坐標(biāo)系的x、y、z軸?？梢宰C明，晶面族法線方向與三個(gè)坐標(biāo)軸的夾角的余弦之比等于晶面在三個(gè)軸上的截距的倒數(shù)著比，它們是互質(zhì)的三個(gè)整數(shù)，分別以h、k、l表示[1]。顯然，這組互質(zhì)的整數(shù)可以用來表示晶面的法線方向。就稱它們?yōu)樵摼孀宓拿芾罩笖?shù)，習(xí)慣上用圓括弧表示，記以（h、k、l）。相鄰晶面的間距d與其密勒指數(shù)有如下簡單關(guān)系：（6）以式（6）代入式（5），并取n=1，得：（7）在圖3中，D為多晶薄膜至熒光屏距離，r為衍射環(huán)半徑，入射電子束與反射電子束的夾角為2θ，當(dāng)θ不大時(shí)，可用表示。于是式（7）改寫為圖4由上式可知，半徑小的衍射環(huán)相應(yīng)于密勒指數(shù)值小的的晶面族，面心立方晶體的幾何結(jié)構(gòu)定了只有h、k、l全是奇數(shù)或偶數(shù)的晶面才能得到相長干涉。表1出面心立方晶體各允許反射面相應(yīng)的密勒指數(shù)值。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：型電子衍射儀的結(jié)構(gòu)如圖022—5所示，其中多晶金屬靶（第三陽極）與陰極之間的DF—1加速電位差可用電壓表直接讀出。1、定性觀察電子衍射圖樣，拍攝電子衍射圖像在開啟電源前，應(yīng)將高壓控制開關(guān)按反時(shí)針撥動(dòng)，直到頂頭的斷開位置為止。然后接通電源，儀器預(yù)熱5分鐘后方可以將高壓調(diào)到所需的數(shù)值。調(diào)節(jié)電子束聚焦，便能得到清晰的電子衍射圖樣。（1）觀察電子衍射現(xiàn)象，增大或減小電子的加速電壓值，觀察電子衍射圖樣直徑變化情況，并分析是否與預(yù)期結(jié)果相符。（2）拍攝電子衍射圖樣時(shí)，暫時(shí)先關(guān)閉電源，接上示波器圖像拍攝儀。然后再開啟電源，通過調(diào)節(jié)獲得最清晰電子衍射圖樣，并攝下電子衍射圖像。2、測(cè)量運(yùn)動(dòng)電子的波長。從電子衍射儀的高壓電源面板讀出加速電壓值V，對(duì)不同的加速電壓（10KV、11KV、12KV、13KV）用游標(biāo)卡尺或毫米刻度尺，從熒光屏上直接測(cè)量衍射環(huán)的直徑2r;代入（3）式計(jì)算電子的；對(duì)同一加速電壓，測(cè)量不同晶面（以密勒指數(shù)表示）的衍射環(huán)直徑2r。靶（多晶膜）的熒光屏的間距D為已知，而金的晶格常數(shù)=4.0786。把2r、D、a的值及1相應(yīng)的密勒指數(shù)hkl代入式（8），求出電子波長λ。3.計(jì)算由德布羅意假設(shè)求出的波長;把由兩種方法得到的波長與λ進(jìn)行比較，以某一加速電壓下某一組晶面指數(shù)所對(duì)應(yīng)的衍射環(huán)為例，計(jì)算誤差以驗(yàn)證德布羅意公式是否成立。4.計(jì)算普朗克常數(shù)：在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，可關(guān)閉電源并打開儀器觀察電子衍射管的結(jié)構(gòu)，要注意手不能觸摸管子的高壓部位?！纠坑帽?第一行數(shù)據(jù)計(jì)算誤差，即由及計(jì)算；并考慮電表允許基本誤差所導(dǎo)致的的誤差。試以此來分析和討論λ和相符與否。1、（1）=0.122（2）=0.027cm估計(jì)3=0.033cm所以

激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)摘要：本實(shí)驗(yàn)研究了用半導(dǎo)體激光器泵浦的：晶體并倍頻后得到的532nm激光作為激發(fā)光源照射液體樣品的分子而得到的拉曼光譜，譜線很好地吻合了理論分析的分子4種振動(dòng)模式，且頻率的實(shí)驗(yàn)值與標(biāo)準(zhǔn)值比誤差低于2%。又利用偏振片及半波片獲得與入射光偏振方向垂直及平行的出射光，確定了各振動(dòng)的退偏度，分別為0.013、0.853、0.869、0.940，和標(biāo)準(zhǔn)值0和0.75比較偏大。關(guān)鍵詞:拉曼散射、分子振動(dòng)、退偏引言1928年，印度物理學(xué)家拉曼（C.V.Raman）和克利希南（K.S.Krisman）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光穿過液體苯時(shí)被分子散射的光發(fā)生頻率變化，這種現(xiàn)象稱為拉曼散射。幾乎與此同時(shí)，蘇聯(lián)物理學(xué)家蘭斯別而格（G.Landsberg）和曼杰爾斯達(dá)姆（L.Mandelstamm）也在晶體石英樣品中發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。在散射光譜中，頻率與入射光頻率相同的成分稱為瑞利散射，頻率對(duì)稱分布在兩側(cè)的譜線或譜帶即為拉曼光譜，其中頻率較小的成分又稱為斯托克斯線，頻率較大的成分又稱為反斯托克斯線。這種新的散射譜線與散射體中分子的震動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，或晶格的振動(dòng)等有關(guān)。拉曼效應(yīng)是單色光與分子或晶體物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一種非彈性散射現(xiàn)象。拉曼譜線的數(shù)目，位移的大小，譜線的長度直接與試樣分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)。因此，與紅外吸收光譜類似，對(duì)拉曼光譜的研究，也可以得到有關(guān)分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的信息。目前拉曼光譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的鑒定，分子結(jié)構(gòu)的研究譜線特征。20世紀(jì)60年代激光的問世促進(jìn)了拉曼光譜學(xué)的發(fā)展。由于激光極高的單色亮度，它很快被用到拉曼光譜中作為激發(fā)光源。而且基于新激光技術(shù)在拉曼光譜學(xué)中的使用，發(fā)展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段。拉曼光譜分析技術(shù)是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù),其信號(hào)來源于分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。它提供快速、簡單、可重復(fù)、且更重要的是無損傷的定性定量分析，無需樣品準(zhǔn)備，樣品可直接通過光纖探頭或者通過玻璃、石英、和光纖測(cè)量。拉曼光譜的分析方向有定性分析、結(jié)構(gòu)分析和定量分析。本實(shí)驗(yàn)將用半導(dǎo)體激光器泵浦的：晶體并倍頻后得到的532nm激光作為激發(fā)光源研究液體樣品的分子的拉曼光譜。實(shí)驗(yàn)原理分子的振動(dòng)由N個(gè)原子組成的分子具有3N個(gè)自由度。由于分子質(zhì)心有3個(gè)平移自由度，非線性分子有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，因此其余3N-6個(gè)自由度是描述分子中的原子振動(dòng)的。分子內(nèi)原子的振動(dòng)很復(fù)雜，但是總可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解和疊加原理吧分子的振動(dòng)分解為3N-6種獨(dú)立的振動(dòng)，稱為“簡正振動(dòng)”?？梢杂谩昂喺鴺?biāo)”描述簡正振動(dòng)，3N-6中簡正振動(dòng)的簡正坐標(biāo)為。每個(gè)簡正坐標(biāo)都以它對(duì)應(yīng)的簡正頻率振動(dòng)著，（1）圖SEQ圖表\*ARABIC1四氯化碳分子結(jié)構(gòu)四氯化碳的分子式為，平衡時(shí)它的分子式一正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子處于正四面體的中圖SEQ圖表\*ARABIC1四氯化碳分子結(jié)構(gòu)（1）四個(gè)CL原子沿各自與C的連線同時(shí)向內(nèi)或向外運(yùn)動(dòng)（呼吸式），振動(dòng)頻率相當(dāng)于波數(shù)V=458/cm（為了敘述方便，記為振動(dòng)模式1）。（2）四個(gè)Cl原子沿垂直于各自與C原子連線的方向運(yùn)動(dòng)并且保持重心不變，又分兩種，在一種中，兩個(gè)CL在它們與C形成的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；在另一種中，兩個(gè)CL垂直于上述平面而運(yùn)動(dòng)，由于兩種情形中力常數(shù)相同，振動(dòng)頻率是簡并的，相當(dāng)于波數(shù)V=218/cm（記為振動(dòng)模式2）。（3）C原子平行于正方體的一邊運(yùn)動(dòng)，四個(gè)CL原子同時(shí)平行于改變反向運(yùn)動(dòng)，分子重心保持不變，頻率相當(dāng)于波數(shù)V=776/cm，為三重簡并（記為振動(dòng)模式3）。（4）兩個(gè)CL沿立方體一面的對(duì)角線作伸縮運(yùn)動(dòng)，另兩個(gè)在對(duì)面做位相向反的運(yùn)動(dòng)，頻率相當(dāng)于波數(shù)V=314/cm，也是三重簡并（記為振動(dòng)模式4）。2，拉曼散射的經(jīng)典模型對(duì)于振幅矢量為,角頻率為的入射光，分子受到該入射光電場(chǎng)作用時(shí)，將感應(yīng)產(chǎn)生電偶極矩，一級(jí)近似下，。是一個(gè)二階張量（兩個(gè)箭頭表示張量），稱為極化率張量，是簡正坐標(biāo)的函數(shù)。對(duì)于不同頻率的簡正坐標(biāo)，分子的極化率將發(fā)生不同的變化，光的拉曼散射就是由于分子的極化率的變化引起的。根據(jù)泰勒定理將A在平衡位置展開，可得（2）由（2）可以發(fā)現(xiàn)，表明將產(chǎn)生與入射光頻率相同的散射光，稱之為瑞利散射光。表明，散射光中還存在頻率與入射光不同，大小為的光輻射，即拉曼散射光。且拉曼散射光一共可以有對(duì)稱的3N-6種頻率，但產(chǎn)生與否取決于極化率張量各分量對(duì)簡正坐標(biāo)的偏微商是否全為零。半經(jīng)典理論解釋拉曼散射頻率為的單色光，可以看做是具有能量的光子，而光的散射是由于入射光子和散射物分子發(fā)生碰撞后，改變傳播方向而形成的。圖2是光散射機(jī)制半經(jīng)典解釋的一個(gè)形象表述，圖中表示分子的兩個(gè)振動(dòng)能級(jí)，虛線表示的不是分子可能的狀態(tài)，只是用以表示入射光子和散射光子的能量。圖（2圖（2a）圖（2b）EjEi碰撞如果是彈性的，如圖（2a）則二者不交換能量，光子只改變運(yùn)動(dòng)方向而頻率和能量都沒有改變，這就是瑞利散射。而發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，如圖（2b），光子和物質(zhì)分子交換能量，可以看成是入射光子的湮滅和另一個(gè)不同能量散射光子的產(chǎn)生，與此同時(shí)，分子能量狀態(tài)發(fā)生了躍遷，導(dǎo)致拉曼散射光產(chǎn)生。當(dāng)初態(tài)能級(jí)低于末態(tài)能級(jí)時(shí)產(chǎn)生斯托克斯拉曼散射，出射光子頻率為；而初態(tài)能級(jí)高于末態(tài)能級(jí)時(shí)產(chǎn)生反斯托克斯拉曼散射，出射光子頻率為。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，較高能級(jí)上的分子數(shù)低于低能級(jí)上的分子數(shù)，所以拉曼散射中，反斯托克斯線比斯托克斯線強(qiáng)度要小。拉曼散射的退偏度實(shí)驗(yàn)所測(cè)樣品中，尤其是在液態(tài)與氣態(tài)的介質(zhì)中，分子的取向是無規(guī)則分布的。一般情況下，如入射光為平面偏振光，散射光的偏振方向可能與入射光不同，而且還可能變?yōu)榉峭耆竦?。這一現(xiàn)象稱為散射光的“退偏”。散射光的退偏往往與分子結(jié)構(gòu)和振動(dòng)的對(duì)稱性有關(guān)。拉曼散射光的偏振性完全取決于極化率張量。非對(duì)稱振動(dòng)的分子，極化率張量是一個(gè)橢球，會(huì)隨著分子一起翻滾，振蕩的誘導(dǎo)偶極矩也將不斷地改變方向。為了定量描述散射光相對(duì)入射光偏振態(tài)的改變，引入退偏度的概念。退偏度即為偏振方向垂直和平行于入射光偏振方向的散射光強(qiáng)之比。由理論分析可得，1號(hào)振動(dòng)模式（振動(dòng)頻率相當(dāng)于波數(shù)V=458/cm）的退偏度為0，其余三種振動(dòng)模式的退偏度均為0.75。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法1，實(shí)驗(yàn)裝置激光器激光器成像透鏡組單色儀PMT光子計(jì)數(shù)器計(jì)算器打印機(jī)M2樣品池M1P3L1P1P2L2圖3實(shí)驗(yàn)裝置示意圖M1—平面反射鏡M2——凹面反射鏡P1P2——偏振片P3—半波片L1——聚光透鏡L2——成像透鏡組實(shí)驗(yàn)中使用半導(dǎo)體激光器泵浦的：晶體并倍頻后得到的波長為532nm激光。樣品是液態(tài)分子，裝在樣品池中。光經(jīng)透鏡聚焦在樣品池中心，成像透鏡組對(duì)光進(jìn)行收集。然后單色儀收集散射光，再使用光電倍增管和光子計(jì)數(shù)器吃力拉曼散射信號(hào)。2，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)節(jié)光路，讓足夠多的散射光入射到單色儀中。測(cè)量分子的拉曼散射光譜，分辨出各種振動(dòng)模式。確定拉曼譜線的退偏度。實(shí)驗(yàn)中使用調(diào)節(jié)偏振片P1對(duì)光源進(jìn)行起偏，使入射光成為平面偏振光，通過轉(zhuǎn)動(dòng)半波片P3改變偏振方向，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光和散射平面所成角度的控制。對(duì)于出射光，可以通過調(diào)節(jié)偏振片P2控制出射光與散射平面所成的角度，這樣便可以對(duì)退偏度進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)處理及分析1，測(cè)量分子的拉曼散射光譜并分辨出各種振動(dòng)模式。下圖即為實(shí)驗(yàn)中測(cè)量出的拉曼散射光譜。圖4液態(tài)分子的拉曼散射光譜由圖中可以看出一共有10個(gè)峰值，其中5號(hào)峰值，即強(qiáng)度最大的峰值對(duì)應(yīng)的散射光即為瑞利散射。出去瑞利散射，剩下的9個(gè)峰值正好對(duì)應(yīng)理論分析中的9種振動(dòng)。由圖中也可以明顯地看出，瑞利散射左側(cè)的反斯托克斯線的峰值高度要低于右側(cè)的斯托克斯線。從圖中讀出各個(gè)峰值，計(jì)算各個(gè)散射線與瑞利散射的頻移，便可以判斷出液態(tài)分子的各種振動(dòng)模式。表SEQ表格\*ARABIC1分子拉曼散射譜線的頻移及振動(dòng)模式的判斷序號(hào)波長（nm）強(qiáng)度頻率（/cm）標(biāo)準(zhǔn)頻率（/cm）振動(dòng)模式誤差（%）1510.9695776.31077630.0402519.54771.8452.28745811.2473523.25639.1316.15731440.68745267323.3214.41421821.6455531．9449727.50——————6538.312574.1219.99121820.9137541.212831.2319.53531441.7638545.216438.5455.09945810.6339554.23717.2759.474——————10555.33704.5788.70977631.638從表中可以看出，在瑞利散射兩側(cè)對(duì)稱的分布著4種振動(dòng)（振動(dòng)模式在實(shí)驗(yàn)原理中已經(jīng)做了約定，表中做標(biāo)記即可明顯地看出其對(duì)稱性），和理論分析的振動(dòng)模式吻合，誤差在允許范圍內(nèi)。但是注意到其中9號(hào)線沒有與之對(duì)應(yīng)的振動(dòng)模式，而在實(shí)驗(yàn)中卻觀察到了，此振動(dòng)模式應(yīng)該是由理論分析的4種振動(dòng)耦合而來的。再對(duì)表中相同的振動(dòng)模式的振動(dòng)頻率進(jìn)行一下平均結(jié)果如下：表2各振動(dòng)模式的頻率序號(hào)振動(dòng)模式頻率（/cm）誤差（%）實(shí)驗(yàn)值標(biāo)準(zhǔn)值2、81453.6894580.9414、62217.1622180.3661、103782.5097760.8393、74317.8463141.2252，確定各拉曼譜線的退偏度（1）調(diào)節(jié)偏振片與半波片，使入射光平行于散射平面，出射光垂直于散射平面，這樣出射光便垂直于入射光。測(cè)量拉曼光譜，實(shí)驗(yàn)所得光譜與數(shù)據(jù)如下：表格SEQ表格\*ARABIC2入射光平行于散射平面出射光垂直于散射平面的拉曼散射光譜的強(qiáng)度序號(hào)波長（nm）強(qiáng)度背景實(shí)際強(qiáng)度左右2519.2————————3523.2614.596.1141.5495.74525.8778141.5162.56266538.21636.8173.9191.41454.1575411713.4191.4107.31564.058545.1276107.393.0175.8510555.1450.583.585.5366圖5入射光平行于散射平面出射光垂直于散射平面的拉曼散射光譜注：表中各個(gè)光輻射的序號(hào)沿用表1中的序號(hào)，以后的序號(hào)仍是這個(gè)順序。由圖表可知，2號(hào)和8號(hào)光輻射基本已經(jīng)沒有了，特別是2號(hào)，在譜線中已經(jīng)觀察不到了，說明發(fā)生了退偏。另外，1號(hào)光輻射也消失了，由于與之振動(dòng)模式相同的10號(hào)線仍在，可以判定1號(hào)消失的原因是光強(qiáng)度太小，而不是發(fā)生了退偏。（2）調(diào)節(jié)偏振片與半波片，使入射光平行于散射平面，出射光也平行于散射平面，這樣出射光便垂直于入射光。測(cè)量拉曼光譜，實(shí)驗(yàn)所得光譜與數(shù)據(jù)如下：表格SEQ表格\*ARABIC3入射光平行于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光譜的強(qiáng)度序號(hào)波長（nm）強(qiáng)度背景實(shí)際強(qiáng)度左右2519.2————————3522.9688.6104.5154.1559.34525.6876.8154.1157.1721.26538.11758.7188.3216.01556.557540.81861.7216.095.51705.958544.924995.589.3156.61055543389.372.0352.35圖6入射光平行于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光譜2號(hào)和8號(hào)光輻射基本消失，發(fā)生退偏。（3）調(diào)節(jié)偏振片與半波片，使入射光垂直于散射平面，出射光平行于散射平面，這樣出射光便垂直于入射光。測(cè)量拉曼光譜，實(shí)驗(yàn)所得光譜與數(shù)據(jù)如下：表格5入射光垂直于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光譜的強(qiáng)度序號(hào)波長（nm）強(qiáng)度背景實(shí)際強(qiáng)度左右2519.2————————3523622.687.8129.0512.44525.5839129.0135.2706.96538.11629.5169.6196.51446.457540.81731.7196.5105.61580.658545166.5109.088.567.7510554.9440.688.587.8352.45圖7入射光垂直于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光譜2號(hào)和8號(hào)光輻射基本消失，發(fā)生退偏。（4）調(diào)節(jié)偏振片與半波片，使入射光垂直于散射平面，出射光垂直于散射平面，這樣出射光是平行于入射光的。測(cè)量拉曼光譜，實(shí)驗(yàn)所得光譜與數(shù)據(jù)如下：表格6入射光垂直于散射平面出射光垂直于散射平面的拉曼散射光譜的強(qiáng)度序號(hào)波長（nm）強(qiáng)度背景實(shí)際強(qiáng)度左右2519.21044.3195.7199.5846.73523901.6199.5364.3619.74525.61280364.3590.7802.56538.12224.9480.3616.51676.57540.72228.7489.4219.51874.258544.95055.7219.5185.54853.210555.1539185.5133.4379.55圖8入射光垂直于振動(dòng)面出射光垂直于振動(dòng)面的拉曼散射光譜由上圖可以看出，此種情況下2號(hào)和8號(hào)光輻射強(qiáng)度很強(qiáng)。根據(jù)退偏度的定義，又由于前三組實(shí)驗(yàn)出射光全都垂直于入射光的偏振方向，只有第四種情況偏振方向沒有改變，所以在此實(shí)驗(yàn)中可用三組數(shù)據(jù)確定退偏度，數(shù)據(jù)如下。表7確定退偏度振動(dòng)模式序號(hào)強(qiáng)度退偏度平行垂直平行平行垂直平行垂直垂直123平均值標(biāo)準(zhǔn)值誤差（%）12——————846.70000.01301.38175.85156.667.754853.20.0360.0320.01443495.7559.3512.4619.70.8000.9030.8270.8530.7512.0771564.051705.951580.651874.250.8340.9100.84324626721.2706.9802.50.7800.8990.8810.8690.7513.6961454.151556.551446.451676.50.8670.9280.863310366352.35352.45379.550.9640.9280.9290.9400.7520.25由表中可以看出，2號(hào)和8號(hào)光輻射退偏度和理論值吻合得很好，而其它實(shí)驗(yàn)值誤差較大，都在10%以上，但是所測(cè)得的退偏度的數(shù)值相差不大，和理論分析中2、3、4種振動(dòng)模式的退偏度相同這一點(diǎn)還是吻合的。但是還是注意到10號(hào)的退偏度已經(jīng)達(dá)到了0.9，相差有些大，應(yīng)該是由于本身10號(hào)線的強(qiáng)度就較小，受背景的影響比較大。而所測(cè)退偏度都較標(biāo)準(zhǔn)值大的原因主要應(yīng)該是這樣的：出射光出的偏振片角度調(diào)節(jié)存在不可避免的人為誤差和儀器本身的誤差，導(dǎo)致出射光和入射光所成的夾角不能做到準(zhǔn)確的垂直。而起偏器的方向影響不是很大，因?yàn)榫退闫鹌鞑粫?huì)與散射平面準(zhǔn)確地垂直或平行，但是它所在的平面永遠(yuǎn)與散射平面垂直。所以只要保證出射光的偏振方向準(zhǔn)確，退偏度也不會(huì)有很大的誤差。所以是出射光出偏振片的方向不是嚴(yán)格真確導(dǎo)致退偏度計(jì)算公式分子上的數(shù)值偏大，因而退偏度偏大。當(dāng)然，背景的影響會(huì)使得強(qiáng)度的讀取有偏差。誤差分析不可避免的人為操作誤差和偏振片的誤差導(dǎo)致出射光和入射光夾角不能保證嚴(yán)格的垂直或平行。拉曼光譜中的背景對(duì)譜線強(qiáng)度的讀取有影響，會(huì)造成誤差。而且背景的剔除是人為讀取的，帶有主觀傾向，存在較大誤差。實(shí)驗(yàn)各儀器本身存在誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)論本實(shí)驗(yàn)測(cè)量了用半導(dǎo)體激光器泵浦的：晶體并倍頻后得到的532nm激光作為激發(fā)光源照射液體樣品的分子而得到的拉曼光譜，從譜線中觀察到了對(duì)稱地四種振動(dòng)模式，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得各振動(dòng)模式的頻率值分別為453.689/cm、217.162/cm、782.509/cm、317.846/cm，與標(biāo)準(zhǔn)值比誤差均低于2%。又利用偏振片及半波片獲得與入射光偏振方向垂直及平行的出射光，確定了各振動(dòng)的退偏度，分別為0.013、0.853、0.869、0.940，和標(biāo)準(zhǔn)值0和0.75比較偏大，應(yīng)該是由于出射光和入射光所成的夾角不能做到準(zhǔn)確的垂直以及譜線背景的影響。參考文獻(xiàn)《近代物理實(shí)驗(yàn)》主編：熊俊北京師范大學(xué)出版社

密立根油滴實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．通過對(duì)帶電油滴在重力場(chǎng)和靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的測(cè)量，驗(yàn)證電荷的不連續(xù)性，并測(cè)定電子的電荷值e。2．通過實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)儀器的調(diào)整、油滴的選擇、耐心地跟蹤和測(cè)量以及數(shù)據(jù)的處理等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真和一絲不茍的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和態(tài)度。3．學(xué)習(xí)和理解密立根利用宏觀量測(cè)量微觀量的巧妙設(shè)想和構(gòu)思?！緦?shí)驗(yàn)儀器】根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器——密立根油滴儀，應(yīng)包括水平放置的調(diào)平裝置，照明裝置，顯微鏡，電源，計(jì)時(shí)器（數(shù)字毫秒計(jì)），改變油滴帶電量從q變到q’的裝置，實(shí)驗(yàn)油，噴霧器等?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、靜態(tài)（平衡）測(cè)量法用噴霧器將油滴噴入兩塊相距為d的平行極板之間。油在噴射撕裂成油滴時(shí)，一般都是帶電的。設(shè)油滴的質(zhì)量為m，所帶的電量為q，兩極板間的電壓為V，如圖如圖1所示。圖1如果調(diào)節(jié)兩極板間的電壓V，可使兩力達(dá)到平衡，這時(shí)：dVqqEmg(1)為了測(cè)出油滴所帶的電量q，除了需測(cè)定平衡電壓V和極板間距離d外，還需要測(cè)量油滴的質(zhì)量m。因m很小，需用如下特殊方法測(cè)定：平行極板不加電壓時(shí)，油滴受重力作用而加速下降，由于空氣阻力的作用，下降一段距離達(dá)到某一速度g后，阻力fr與重力mg平衡，如圖2所示（空氣浮力忽略不計(jì)），油滴將勻速下降。此時(shí)有： fr6avgmg (2)其中是空氣的粘滯系數(shù)，是a油滴的半徑。經(jīng)過變換及修正，可得斯托克斯定律：6avg fr b (3)1pa其中b是修正常數(shù)，b=6.17×10-6m·cmHg,p為大氣壓強(qiáng)，單位為厘米汞高。圖圖2至于油滴勻速下降的速度vg，可用下法測(cè)出：當(dāng)兩極板間的電壓V為零時(shí),設(shè)油滴勻速下降的距離為l，時(shí)間為t，則vgl (4)tg最后得到理論公式：18ld(5)q2gtg(1pba)V2、動(dòng)態(tài)（非平衡）測(cè)量法非平衡測(cè)量法則是在平行極板上加以適當(dāng)?shù)碾妷篤，但并不調(diào)節(jié)V使靜電力和重力達(dá)到平衡，而是使油滴受靜電力作用加速上升。由于空氣阻力的作用，上升一段距離達(dá)到某一速度υ后，空氣阻力、重力與靜電力達(dá)到平衡（空氣浮力忽略不計(jì)），油滴將勻速上升，如圖3所示。這時(shí)：mgmgVqvae6（6）圖3當(dāng)去掉平行極板上所加的電壓V后，油滴受重力作用而加速下降。當(dāng)空氣阻力和重力平衡時(shí)，油滴將以勻速υ下降，這時(shí)：6vgmg （7）化簡，并把平衡法中油滴的質(zhì)量代入，得理論公式：q128glbdv1e1et1e（8） t t 1pa 常數(shù)：981kg/m3g9.8m/s21.83105kg/msl2103mb6.17106mcm(Hg)P76cm(Hg)d5.00103m三、實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)整儀器將儀器放平穩(wěn)，調(diào)節(jié)儀器底部左右兩只調(diào)平螺絲，使水準(zhǔn)泡指示水平，這時(shí)平行極板處于水平位置。預(yù)熱10分鐘，利用預(yù)熱時(shí)間從測(cè)量顯微鏡中觀察，如果分劃板位置不正，則轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡頭，將分劃板放正，目鏡頭要插到底。調(diào)節(jié)接目鏡，使分劃板刻線清晰。將油從油霧室旁的噴霧口噴入（噴一次即可），微調(diào)測(cè)量顯微鏡的調(diào)焦手輪，這時(shí)視場(chǎng)中即出現(xiàn)大量清晰的油滴，如夜空繁星。對(duì)MOD－5C型與CCD一體化的屏顯油滴儀，則從監(jiān)視器熒光屏上觀察油滴的運(yùn)動(dòng)。如油滴斜向運(yùn)動(dòng)，則可轉(zhuǎn)動(dòng)顯微鏡上的圓形CCD，使油滴垂直方向運(yùn)動(dòng)。2.練習(xí)測(cè)量練習(xí)控制油滴如果用平衡法實(shí)驗(yàn)噴入油滴后，加工作（平衡）電壓250伏特左右，工作電壓選擇開關(guān)置“平衡”檔，驅(qū)走不需要的油滴，直到剩下幾顆緩慢運(yùn)動(dòng)的為止。注視其中的某一顆，仔細(xì)調(diào)節(jié)平衡電壓，使這顆油滴靜止不動(dòng)。然后去掉平衡電壓，讓它自由下降，下降一段距離后再加上“提升”電壓，使油滴上升。如此反復(fù)多次地進(jìn)行練習(xí)。練習(xí)測(cè)量油滴運(yùn)動(dòng)的時(shí)間任意選擇幾顆運(yùn)動(dòng)速度快慢不同的油滴，用計(jì)時(shí)器測(cè)出它們下降一段距離所需要的時(shí)間?；蛘呒由弦欢ǖ碾妷?，測(cè)出它們上升一段距離所需要的時(shí)間。如此反復(fù)多練幾次。練習(xí)選擇油滴選的油滴體積不能太大，太大的油滴雖然比較亮，但一般帶的電量比較多，下降速度也比較快，時(shí)間不容易測(cè)準(zhǔn)確。若油滴太小則布朗運(yùn)動(dòng)明顯。通?？梢赃x擇平衡電壓在200到300伏特間，在8-30s左右時(shí)間內(nèi)勻速下降2mm的油滴，其大小和帶電量都比較合適。練習(xí)改變油滴的帶電量對(duì)MOD－5B、5BC、5BCC型密立根油滴儀，可以改變油滴的帶電量。按下汞燈按鈕，低壓汞燈亮，約5s，油滴的運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生改變，這時(shí)油滴的帶電量已經(jīng)改變了。3.正式測(cè)量（1）靜態(tài)（平衡）測(cè)量法用平衡測(cè)量法時(shí)要測(cè)量的有兩個(gè)量，一個(gè)是平衡電壓V，另一個(gè)是油滴勻速下降一段距離所需要的時(shí)間tg。仔細(xì)調(diào)節(jié)“平衡電壓”旋鈕，使油滴置于分劃板上某條橫線附近，以便準(zhǔn)確判斷出這顆油滴是否平衡了。當(dāng)油滴處于平衡位置，選定測(cè)量的一段距離（取l=2mm），然后把開關(guān)撥向“下降”，使油滴自由下落。測(cè)量油滴勻速下降經(jīng)過選定測(cè)量距離所需要的時(shí)間te，為了在按動(dòng)計(jì)時(shí)器時(shí)有思想準(zhǔn)備，應(yīng)先讓它下降一段距離后再測(cè)量時(shí)間。測(cè)量完一次后，應(yīng)把開關(guān)撥向“平衡”，做好記錄后，再撥向“提升”，加大電場(chǎng)使油滴回到原來高度，為下次測(cè)量做好準(zhǔn)備。對(duì)同一顆油滴應(yīng)進(jìn)行3次測(cè)量，而且每次測(cè)量都要重新調(diào)整平衡電壓。用同樣的的方法對(duì)5顆油滴進(jìn)行測(cè)量。（2）動(dòng)態(tài)（非平衡）測(cè)量法用動(dòng)態(tài)測(cè)量法實(shí)驗(yàn)時(shí)要測(cè)量的量有三個(gè)：上升電壓、油滴勻速下降和上升一段距離所需的時(shí)間tg、te。選定測(cè)量的一段距離（取l=2mm），應(yīng)該在平衡極板之間的中央部分，然后把開關(guān)撥向“下降”，使油滴自由下落。測(cè)量油滴勻速下降經(jīng)過選定測(cè)量距離所需要的時(shí)間tg，為了在按動(dòng)計(jì)時(shí)器時(shí)有思想準(zhǔn)備，應(yīng)先讓它下降一段距離后再測(cè)量時(shí)間。測(cè)完tg把開關(guān)撥向“平衡”，做好記錄后，再撥向“提升”，使油滴勻速上升經(jīng)過原選定的測(cè)量距離，測(cè)出所需時(shí)間te。同樣也應(yīng)先讓它上升一段距離后再測(cè)量時(shí)間。（提升時(shí)間最好為2mm的時(shí)間為10s）一共測(cè)量3組。

黑體輻射實(shí)驗(yàn)任何物體都有輻射和吸收電磁波的本領(lǐng)。物體所輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與溫度有關(guān)，稱為熱輻射。處于熱平衡狀態(tài)物體的熱輻射光譜為連續(xù)譜。一切溫度高于0K的物體都能產(chǎn)生熱輻射。黑體是一種完全的溫度輻射體，能吸收投入到其面上的所有熱輻射能，黑體的輻射能力僅與溫度有關(guān)。任何普通物體所發(fā)射的輻射通量都小于同溫度下的黑體發(fā)射的輻射通量；其輻射能力不僅與溫度有關(guān)，還與表面的材料的性質(zhì)有關(guān)。所有黑體在相同溫度下的熱輻射都有相同的光譜，這種熱輻射特性稱為黑體輻射。黑體輻射的研究對(duì)天文學(xué)、紅外線探測(cè)等有著重要的意義。黑體是一種理想模型，現(xiàn)實(shí)生活中是不存在的，但卻可以人工制造出近似的人工黑體。輻射能力小于黑體，但輻射的光譜分布與黑體相同的溫度輻射體稱為灰體。[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯理解黑體輻射的概念。驗(yàn)證普朗克輻射定律。驗(yàn)證斯特藩一玻耳茲曼定律。驗(yàn)證維恩位移定律。學(xué)會(huì)測(cè)量一般發(fā)光光源的輻射能量曲線。[實(shí)驗(yàn)原理]1.黑體輻射的光譜分布—普朗克輻射定律德國物理學(xué)家普朗克1900年為了克服經(jīng)典物理學(xué)對(duì)黑體輻射現(xiàn)象解釋上的困難，推導(dǎo)出一個(gè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合的黑體輻射公式，他創(chuàng)立了物質(zhì)輻射（或吸收）的能量只能是某一最小能量單位（能量量子）的整數(shù)倍的假說，即量子假說，對(duì)量子論的發(fā)展有重大影響。他利用內(nèi)插法將適用于短波的維恩公式和適用于長波的瑞利—金斯公式銜接，提出了關(guān)于黑體輻射度的新的公式—普朗克輻射定律，解決了“紫外災(zāi)難”的問題。在一定溫度下，單位面積的黑體在單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)和單位波長間隔內(nèi)輻射出的能量定義為單色輻射度，普朗克黑體輻射定律為：式中：第一輻射常數(shù)C12hc23.741016(Wm2)第二輻射常數(shù)C2hc1.4398102(mK)k其中，h為普朗克常數(shù)，c為光速，k為玻耳茲曼常數(shù)。黑體光譜輻射亮度由下式給出：圖1-1給出了LT隨波長變化的圖形。每一條曲線上都標(biāo)出黑體的絕對(duì)溫度。與諸曲線的最大值相交的對(duì)角直線表示維恩位移定律。圖1-1黑體的頻譜亮度隨波長的變化2.黑體的積分輻射—斯特藩-玻耳茲曼定律如果把ET對(duì)所有的波長積分，同時(shí)也對(duì)各個(gè)輻射方向積分，那么可得到斯特藩-玻耳茲曼定律(Stefan-Boltzmann)，絕對(duì)溫度為T的黑體單位面積在單位時(shí)間內(nèi)向空間各方向輻射出的總能量為輻射度ET。此定律用輻射度表示為：T為黑體的絕對(duì)溫度，為斯忒藩—玻耳茲曼常數(shù)，由于黑體輻射是各向同性的，所以其輻射亮度與輻射度有關(guān)系：LET于是，斯特藩-玻耳茲曼定律也可以用輻射亮度表示為：3.維恩位移定律1893年，維恩發(fā)現(xiàn)黑體輻射中的能量最大（對(duì)應(yīng)輻射曲線最高峰）的峰值波長與絕對(duì)溫度成反比，即維恩位移定律。定律指出：黑體在一定溫度下所發(fā)射的輻射中，含有輻射能大小不同的各種波長，能量按波長的分布情況以及峰值波長，都將隨溫度的改變而改變。維恩位移定律說明，一個(gè)物體越熱，其輻射譜的波長越短，即隨著溫度的升高，絕對(duì)黑體的峰值波長向短波方向移動(dòng)。太陽的表面溫度約為5270K，根據(jù)維恩位移定律得到的峰值波長為550nm，處于可見光范圍的中點(diǎn)，為白光。人體的輻射主要是紅外光。同樣，根據(jù)維恩位移定律只要測(cè)出max，就可求得黑體的溫度，這為光測(cè)高溫提供了另一種手段。光譜亮度的峰值波長max與它的絕對(duì)溫度T成反比4.修正為黑體標(biāo)準(zhǔn)黑體應(yīng)是黑體實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)置，但購置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)黑體其價(jià)格太高，所以本實(shí)驗(yàn)裝置采用穩(wěn)壓溴鎢燈作光源，溴鎢燈的燈絲是用鎢絲制成，鎢是難熔金屬，它的熔點(diǎn)為3665K。鎢絲燈是一種選擇性的輻射體，它產(chǎn)生的光譜是連續(xù)的，它的總輻射本領(lǐng)RT可由下式求出：式中T為溫度T時(shí)的總輻射系數(shù)（即發(fā)射系數(shù)），它是給定溫度鎢絲的輻射度與絕對(duì)黑體的輻射度之比，因此，鎢絲燈的輻射光譜分布RT為：由此式可將鎢絲的輻射度修正為黑體的輻射度，從而進(jìn)行黑體輻射定律的驗(yàn)證。[儀器介紹]1.主機(jī)結(jié)構(gòu)主機(jī)部分有以下幾部分組成：單色器，狹縫，接收單元，光學(xué)系統(tǒng)以及光柵，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。2.狹縫狹縫為直狹縫，寬度范圍0－2.50mm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0.50mm。為延長使用壽命，調(diào)節(jié)時(shí)注意最大不超過2.50mm。平日不使用時(shí)，狹縫最好開到0.10－0.50mm左右。為去除光柵光譜儀中的高級(jí)次光譜，在使用過程中，可根據(jù)需要把備用的濾光片插入入縫插板上。3.光學(xué)系統(tǒng)入射狹縫、出射狹縫均為直狹縫，寬度范圍0－2.50mm連續(xù)可調(diào)，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反射成平行光束投向平面光柵上，衍射后的平行光束經(jīng)物鏡M3成象在S2上。經(jīng)M4、M5會(huì)聚在光電接收器D上。4.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)儀器采用如圖3-3所示"正弦機(jī)構(gòu)"進(jìn)行波長掃描，絲杠由步進(jìn)電機(jī)通過同步帶驅(qū)動(dòng)，螺母沿絲杠軸線方向移動(dòng)，正弦桿由彈簧拉靠在滑塊上，正弦桿與光柵臺(tái)連接，并繞光柵臺(tái)中心回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，使不同波長的單色光依次通過出射狹縫而完成"掃描"。5.溴鎢燈工作電流—色溫對(duì)應(yīng)表電流（A）2.502.302.202.102.001.901.801.701.601.501.40色溫（T）29402840277026802600255024802400232022502180[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟]認(rèn)真檢查線路，確認(rèn)正確后接通電源，儀器正式啟動(dòng)。點(diǎn)擊桌面快捷鍵“WGH-10黑體實(shí)驗(yàn)裝置”。建立傳遞函數(shù)曲線任何型號(hào)的光譜儀在記錄輻射光源的能量時(shí)都受光譜儀的各種光學(xué)元件，接收器件在不同波長處的響應(yīng)系數(shù)影響，習(xí)慣稱之為傳遞函數(shù)。為扣除其影響，我們?yōu)橛脩籼峁┮粯?biāo)準(zhǔn)的溴鎢燈光源，其能量曲線是經(jīng)過標(biāo)定的。另外在軟件內(nèi)存儲(chǔ)了一條該標(biāo)準(zhǔn)光源在2940K時(shí)的能量線。將標(biāo)準(zhǔn)光源電流調(diào)整為色溫為2940K時(shí)的電流所在位置，預(yù)熱20分鐘；基線掃描工作方式模式選為"基線"，"□傳遞函數(shù)及□修正為黑體"均不選，點(diǎn)擊“單程”，開始掃描。（注意：軟件操作過程中不要最小化，不要進(jìn)行其它操作）計(jì)算傳遞函數(shù)基線掃描結(jié)束后，依次操作驗(yàn)證黑體輻射定律→計(jì)算傳遞函數(shù)→彈出對(duì)話框點(diǎn)確定→輸入寄存器號(hào)→點(diǎn)確定，計(jì)算函數(shù)自動(dòng)完成。描繪黑體輻射曲線工作方式中模式改為"能量E"，將"□傳遞函數(shù)及□修正為黑體"點(diǎn)擊成："√傳遞函數(shù)及√修正為黑體"，然后點(diǎn)擊“黑體”快捷鍵，彈出溫度輸入窗口，對(duì)應(yīng)溴鎢燈工作電流—色溫對(duì)應(yīng)表填入相應(yīng)的色溫，點(diǎn)擊確定，開始掃描。驗(yàn)證黑體熱輻射定律歸一化下拉菜單：驗(yàn)證黑體輻射定律→歸一化。執(zhí)行該命令后，彈出如圖對(duì)話框。點(diǎn)擊"確定"按鈕，彈出如下對(duì)話框。選擇一個(gè)寄存器，軟件會(huì)將當(dāng)前寄存器中的數(shù)據(jù)對(duì)同溫度的理論黑體的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。（注意：在進(jìn)行普朗克定率和斯特藩-玻耳茲曼定律的驗(yàn)證前，應(yīng)先進(jìn)行歸一化處理。）普朗克輻射定律下拉菜單：驗(yàn)證黑體輻射定律→普朗克輻射定律，執(zhí)行該命令后，彈出如圖對(duì)話框。單擊"確定"按鈕，工作區(qū)中出現(xiàn)單擊"確定"按鈕，工作區(qū)中出現(xiàn)"點(diǎn)擊"計(jì)算"按鈕，得出理論的光譜輻射度，如圖斯特藩-玻耳茲曼定律下拉菜單：驗(yàn)證黑體輻射定律→斯特藩-玻耳茲曼定律。執(zhí)行該命令后，彈出如圖對(duì)話框選擇所需的數(shù)據(jù)所在的寄存器，點(diǎn)擊"確定"按鈕，彈出對(duì)話框斯特藩-玻耳茲曼定律的驗(yàn)證命令中，絕對(duì)黑體總的輻射本領(lǐng)的計(jì)算范圍有兩種：a）0～∞；b）起始波長1～終止波長2。點(diǎn)擊"是"按鈕，則在當(dāng)前波長范圍以外的部分，采用相同溫度的絕對(duì)黑體的理論值進(jìn)行填補(bǔ)；點(diǎn)擊"否"按鈕則只取當(dāng)前波長范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。確認(rèn)后彈出如圖計(jì)算結(jié)果。注意：選擇"否"，計(jì)算結(jié)果與理論值相差很多。維恩位移定律下拉菜單：驗(yàn)證黑體輻射定律→維恩位移定律。執(zhí)行該命令后，彈出寄存器選擇對(duì)話框。選擇所需寄存器后，點(diǎn)擊"確定"按鈕，彈出如圖對(duì)話框。由于噪聲的原因，有時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢出的max與實(shí)際的有差別，所以這時(shí)需要手動(dòng)選擇最大值的波長。點(diǎn)擊"重定最大值波長"按鈕，工作區(qū)中出現(xiàn)“”圖標(biāo)，當(dāng)在工作區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)，系統(tǒng)將光標(biāo)定位在與該