ccd微机棱镜摄谱仪实验论

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1、普通物理实验C课程论文题目CCD微机棱镜摄谱仪实验研究学院物理科学与技术学院专业物理学（师范）年级级学号姓名指导教师论文成绩__________________答辩成绩__________________2013年12月14日17目录摘要：3引言4一、实验项目名称5二、实验目的5三、实验原理5四、实验装置介绍及示意图7六、实验结果及分析12七、误差来源分析16参考文献：16致谢：1717CCD微机棱镜摄谱仪实验研究物理科学与技术学院，重庆400715摘要：光谱学研究的是各物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁波辐射按照波长的有序排列，通过光谱的研究，人们可以得到原子、分

2、子等的能级结构、电子组态、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识，在化学分析中也提供了重要的定性与定量的分析方法。发射光谱可以分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱、连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。随着科技的进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，所使用的都是以CCD器件为核心构成的各种光学测量仪器。PSP05型CCD微机棱镜摄谱仪测量系统采用线阵CCD器件接收光谱图形和光强分布，利用计算机的强大数据处理能力对采集到的数据进行分析处理，通过直观的方式得到我们需要的结果。关键词：CCD、

3、摄谱仪、光谱、波长、物质结构17引言随着科技的进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，所使用的都是以CCD器件为核心构成的各种光学测量仪器。光谱学研究的是各物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁波辐射按照波长的有序排列，通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、电子组态、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识，在化学分析中也提供了重要的定性与定量的分析方法。PSP05型CCD微机棱镜摄谱仪测量系统采用线阵CCD器件接收光谱图形和光强分布，利用计算机的强大数据处理能力对采集到的数据进行分析处理，通过直观的方式得到我们需要的结果。与其他

4、产品相比，PSP05型摄谱仪具有分辨率高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，观察方式多样，物理现象显著，物理内涵丰富，软件功能强大等明显的优点，是传统棱镜摄谱仪的升级换代产品。17一、实验项目名称CCD微机棱镜摄谱仪实验研究二、实验目的1．了解小型摄谱仪的结构、原理和使用方法。2．学习摄谱仪的定标方法及物理量的比较测量方法（线形插值法）。3．观察分析物质的发射光谱，利用棱镜摄谱仪测量物质光谱线波长。三、实验原理1.仪器的分辨本领仪器分辨本领是指在用摄谱仪摄取波长为λ附近的光谱时，刚刚能分辨出两谱线的波长差。用R表示，式中dλ为能够分辨的两谱线波长差。显然dλ值越小，摄谱仪分辨光

5、谱的能力越高。棱镜的分辨本领式中的b是棱镜的底边长，是棱镜材料的折射率随波长的变化率；可见，要提高棱镜摄谱仪的光谱分辨本领，必须选用高色散率的材料制作色散棱镜，且底边b要宽。棱镜的R大约可以达到的数量积。2．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，可由基态跃迁到能量较高的激发态。由于激发态不稳定，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，光子的波长（或频率）由对应两能级之间的能量差决定。，和分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量，即：，得：，式中，i=1，2，3，…，h为普朗克常数，c为光速。每一种元素的原子，经激发

6、后再向低能级跃迁时，可发出包含不同频率（波长）的光，这些光经色散元件即可得到一对应的光谱。此光谱反映了该物质元素的原子结构特征，故称为该元素的特征光谱。通过识别特征光谱，就可对物质的组成和结构进行分析。3．棱镜摄谱仪的工作原理复色光经色散系统（棱镜）分光后，按波长的大小依次排列的图案，称为光谱。棱镜摄谱仪的构造由准直系统、偏转棱镜、成像系统、光谱接收四部分组成。17按所适用波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所使用的棱镜材料是不同的：对紫外用水晶或萤石；对可见光用玻璃；对红外线用岩盐等材料。棱镜把平行混合光束分解成不同波长的单色光根据的是折射光的色散原理。各向同性的透

7、明物质的折射率与光的波长有关，其经验公式是：，式中A、B、C是与物质性质有关的常数。由上式可知，短波长光的折射率要大些，例如一束平行入射光由、、三色光组成，并且，通过棱镜后分解成三束不同方向的光，具有不同的偏向角d，其相对大小如图1所示。图1棱镜色散波长λ与偏向角d的关系图小型摄谱仪常选用阿贝(Abbe)复合棱镜，它是由两个30°角折射棱镜和一个45°角全反射棱镜组成，如图2所示。本实验系统就是利用棱镜的色散特性进行工作的摄谱仪。在摄谱仪中，棱镜的主要作用