大学物理设计性试验用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长

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1、评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长班级：姓名：学号：指导教师：实验26《用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长》实验提要实验课题及任务《用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长》实验课题任务是，用小型棱镜摄谱仪测量激光的波长。实验提示在实验室现有的条件下，用小型棱镜摄谱仪来测量激光光谱主谱线的波长，有两种方法。⑴读谱法：参阅以开实验MP-2《光谱的拍摄与测量》，的读谱方法。⑵摄谱法：参阅以开实验MP-2《光谱的拍摄与测量》，的摄谱方法。学生根据自己所学知识，设计出《用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算

2、公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果。按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。设计要求与提示⑴采用读谱法测量激光波长，方法和《光谱的拍摄与测量》实验的读谱法基本上是相同的，不同的是如何将已知光源和待测光源的光，同时照射到摄谱仪的狭缝上(这是该实验的关键)，再通过读谱仪进行测量，测量方法和《光谱的拍摄与测量》相同。⑵采用摄谱法测量激光波长，方法和《光谱的拍摄与测量》实验的摄谱法基本相同，但问题的是如何将已知光谱和待测光谱的光强调配好，因为激光的光强比汞灯和钠灯都强得多，拍摄时的曝光时间要掌握准确，否

3、则排出的底片洗出冲洗后效果不好，甚至失败。这样就需要设计好各次曝光时间、显影时间、定影时间，显影、定影药液的选择与配置，测量谱线距离时要用读数显微镜测量等。⑶该实验有多种方法，可以根据上面的提示来设计，也可以根据自己的设想和方法来设计。⑷选择实验仪器，小型棱镜摄谱仪、光源(汞灯、钠灯、激光器)、读数显微镜、聚光镜、光谱干板及冲洗设备。⑸设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。⑹实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。实验所用公式及物理量符号提示参阅《大学物理实验补充讲义》，实验MP-2《光谱的拍摄与测量》一文。评分参考(10分)⑴正确的写出实验原理和计算公式，2分

4、；⑵设计出仪器可行设置，2分；⑶做好实验前的准备，1分；⑷写出实验内容及步骤，2分；；⑸制作实验器材和实验室条件的合理应用，1分；⑹写出完整的实验报告，2分；(其中实验数据处理，1分、实验结果，0.5分，整体结构，0.5分)学时分配实验验收，4学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时；提交整体设计方案时间学生自选题后2～3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版，用电子邮件发到指导教师的电子邮箱里。思考题⑴如何使用哈特曼光阑？⑵狭缝调节在什么范围内较合适？⑶装底片应该在什么条件下安装？⑷如何降低激光的光强？⑸测量光谱底片时要注意什么？用小型棱镜摄谱仪

5、测量激光的主谱线波长实验目的：１．了解棱镜摄谱仪的构造原理。２．掌握棱镜摄谱仪的调节方法和摄谱技术。３．学会用照相法测定某一光谱线的波长。实验仪器：小型棱镜摄谱仪、光源(汞灯、钠灯、激光器)、读数显微镜实验原理：1、光谱和物质结构的关系：每种物质的原子都有自己的能级结构，原子通常处于基态，当受到外部激励后，可由基态迁到能量较高的激发态。由于激发态的不稳定，处于高能级的原子很快就返回基态，此时发射出一定能量的光子的波长（或频率）由对应两能级之间的能量差ΔEi决定。ΔEi=Ei–Eo,Ei和Eo分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量。即ΔEi=hvi=hc/λi或λi=hc/ΔEi式中，I=

6、1,2,3,…，h为普朗克常数，c为光速。2、小型棱镜摄谱仪的基本光路：狭缝S1和准直镜（平行光管）L1组成准直系统，将待测光先行会聚到狭缝上，以增加光强；棱镜P作为色散元件，把投射到第一折射面的不同波长的平行光，经折射后分成沿不同方向的平行光（因为物质的折射率因波长而变）；照相物镜L2和焦平面F处的记录材料组成光谱的接收系统。由于物镜L2将不同方向的平行光依次会聚在焦平面上。故形成光谱，为使整个光谱都清晰，焦平面F的方位必须细心调节。鼓轮测微目镜3、棱镜摄谱仪的构造（１）准直管准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分析物质发出的光射入狭缝，经透镜L1后就成为平行光

7、。实际使用中，为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度，在光源与狭缝之间放置会聚透镜L，使光束会聚在狭缝上。（２）棱镜部分主要是一个（或几个）棱镜P，利用棱镜的色散作用，将不同波长的平行光分解成不同方向的平行光。（３）读谱装置包括测微目镜，使目镜水平方向左右移动的手轮、丝杠、滑块、导轨和支架，还包括读出目镜位置值用的标尺和100分度及手轮刻度，手轮转一圈平移1mm，每分度0.01mm，要求估读到0.1分度。测微目镜内的叉