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《大学物理实验---单色仪的定标和光谱测量.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验题目：单色仪的定标和光谱测量实验目的：了解光栅单色仪的原理,结构和使用方法，通过测量钨灯和汞灯的光谱了解单色仪的特点。实验原理：一.光栅单色仪的结构和原理如下图所示，光栅单色仪由三部分组成：1、光源和照明系统，2、分光系统，3、接受系统。单色仪的光源有：火焰、电火花、激光、高低压气体灯（钠灯、汞灯等）、星体、太阳等。GM2M1S2S1：入射狭缝S2：出射狭缝M1：离轴抛物镜PMTG：闪耀光栅M2：反光镜PMT：光电倍增管如下图所视，当入射光与光栅面的法线N的方向的夹角为φ（见图）时，光栅的闪耀角为θ。取一
2、级衍射项时，对于入射角为φ，而衍射角为θ时，光栅方程式为：d(sinφ＋sinθ)=λ因此当φ、θ一定时，波长λ与d成正比。几何光学的方向为闪耀方向，则可以算出不同入射角时的闪耀波长，由于几何光学方向为入射角等于反射角的方向，即φ−θ=−θ−(−θ)，所以有θ=2θ−φ，光栅方程式改bbb为：d(sinφ+sin(2θ−φ))=λb单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm2光栅的面积64×64mm光栅的刻划密度为1200线/mm二、狭缝宽度缝宽过大时实际分辨率下降，缝宽过小时出射狭缝上得到光强太λf小。最佳狭
3、缝宽度为：a=0.86。其中f为抛物镜的焦距，D是由nD光栅和抛物镜的口径限制的光束的直径，实验中f＝500mm，D=64mm。根据光学的理论知识可知，光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率和光谱分辨本领。根据光学的理论知识可以知道，光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率和光谱分辨本领。理论上它们分别为：λdθmλdθ=D==R==mNθNdcosθdλdcosθdλ式中N为光栅的总线数，在本实验中N为64×1200=76800，m为所用的光的衍射级次，本实验中m=1。实验中由于光学系统的象差和调整误
4、差，杂散光和噪声的影响，加上光源的谱线由于各种效应而发生增宽，所以实际的谱线半角宽度远远大于理论值，因此光谱仪的实际分辨本领远远小于76800。实验数据及数据处理：(数据以文本文档中为准)1、光栅单色仪的定标―――钠灯光谱Figure1钠灯光谱主线系峰值数据：1、589.0002、589.625
5、589.000−589.0
6、与标准值之间误差：?1==0.00%589.0
7、589.625−589.6
8、?2==0.004%589.6Figure2钠灯光谱锐线系峰值数据：1、615.4132、616.050
9、615
10、.413−615.4
11、与标准值之间误差：?1==0.002%615.4
12、616.050−616.0
13、?2==0.008%616.0Figure3钠灯光谱漫线系1峰值数据：1、568.2502、568.825
14、568.250−568.3
15、与标准值之间误差：?1==0.009%568.3
16、568.7−568.86
17、?2==0.006%568.86Figure4钠灯光谱漫线系2峰值数据：1、497.8122、498.250
18、497.812−497.78
19、与标准值之间误差：?1==0.006%497.78
20、498.2
21、50−498.2
22、?2==0.01%498.22、低压汞灯光谱测量Figure5低压汞灯黄光强峰值数据：1、576.9252、579.050
23、576.925−576.96
24、与标准值之间误差：?1==0.006%576.96
25、579.050−579.07
26、?2==0.003%579.07Figure6低压汞灯蓝绿光强峰值数据：1、491.637
27、491.637−491.60
28、与标准值之间误差：?1==0.008%491.60Figure7低压汞灯黄光弱峰值数据：1、585.9252、589.000
29、585.92
30、5−585.92
31、与标准值之间误差：?1==0.0009%585.92
32、589.000−589.02
33、?2==0.003%589.02本组实验由于测蓝绿光的弱光谱，而实验环境中并不是完全黑暗，难免会有光对实验产生干扰，所以实验所得的图像很不理想，但是还是可以分辨出波峰。并且数据分析表明所得的结果与标准值相差不是很大，因此可以认为实验是有效的。3、红宝石晶体的发射和吸收光谱测量Figure8红宝石晶体的发射谱线峰值数据：1、692.8752、694.288Figure9红宝石晶体的吸收谱线峰值数据：1、361.
34、8330.002、472.51864.03、623.11477.0Figure7红宝石晶体的吸收谱线背景峰值数据：1、479.32332.0借助于origin由图10及图9横坐标对应的纵坐标相减得的被吸收的谱线如下图112000180016001400120010008006004002000-200-400-600-80025030035040045050055060065070075080085
