关于柯西色散公式的研究

数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
钠原子能级图及观测的 光谱图
数据分析——现象解释
五条谱线解释
4P
3D 4S
3 数据处理及分析
钠双黄线解释
3P
3P
3S
数据分析——现象解释
汞原子能级图及 发射光谱
数据分析——实验改进 改进一：
3 数据处理及分析
改进二：
以任意角入射，i1为光线入 射角，i4为经棱镜色散后的 出射角。
转轴平行
• 测量三棱镜的顶角（自准直法和棱脊分束法，测量三
次，求取平均值）
• 测量不同光谱的最小偏向角（测量三次求取平均值）
• 求汞灯各种光谱的折射率n及不确定度。
• 根据折射率n与波长作出玻璃材料的色散曲线 ,验 证柯西色散公式。
数据处理：
3 数据处理及分析 实验数据处理方法
数据处理：
3 数据处理及分析
光源
三棱镜 分光计
柯西 色散 公式
光谱
光谱分析：观察复色 光发射的光谱，并从 原子内部电子状态的 量子特性，玻璃的色 散特性，原子能级， 及电子能级跃迁来进 行实验现象的解释
原ห้องสมุดไป่ตู้：
1 实验目的及原理
2 实验方法及步骤
• 调节分光仪（粗调和细调）
（1）调节望远镜聚焦无穷远 （2）调节望远镜光轴与仪器转轴垂直 （3）调整平行光管，使其产生平行光，并使其光轴与仪器
EXPERIMENT REPORT
关于棱镜光学性质的研究
汇报人：杨杰 , 肖贺文
目录 CONTENTS
1 实验目的及原理 2 实验方法及步骤 3 数据处理及分析 4 实验结论及意义
目的：
熟悉光谱分析基本方法
1 实验目的及原理
研究棱镜色散 曲线（汞灯、 钠灯）
对比分析并 改进实验
计算机进行数据分 析和处理的方法
粗调到位很重要,三面平行再细调; 三面一点像清晰,逐次调节慢慢来； 室内漆黑谱线明,光源紧靠狭缝来； 不同曲线有个性,狭缝窄了找小角； 左右转动载物台,定位观测无差错。
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
（2）方法误差 同一种材料可能存在不同的正常色散区； 轨道贯穿理论与原子实的极化； 利用最小偏向角法测折射率存在误差叠加累计，使相对误差增 大。 （3）装置误差 三棱镜顶角过小影响谱线的色散程度； 改进：使用顶角大，角色散率大的三棱镜使分辨率大 （4）环境误差 外界光干扰影响谱线的观测； 改进：在较暗环境中进行观测； 空气湿度，温度影响，导致空气折射率不为1。
实验意义：
4 实验结论及意义
运用已知柯西色散公式的材料，利用棱镜光谱仪来测量未知谱线的波 长；运用棱镜光谱仪测得原子光谱来探究未知材料元素的构成；
事实上，成像光谱技术因其能够获得被测目标的两维空间信息和一维 光谱信息，而有着广泛的运用的目标图像含有丰富的空间,辐射和光谱 三重信息，能够表现出被测目标空间分布的影像特征，同时可以以某 一个像元或者某像元组得到其相应的光谱信息。
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
（5）人为误差 转动载物台不仔细，操作中易碰到三棱镜，会影响最小偏向角 的确定和读数； 由于用眼睛观测光谱受到人眼对不同波长电磁波的灵敏度，相 对可见度，与谱线强度的限制，产生误差。 • 偶然误差 读数不准； 最小偏向角判断不准确； 改进：多次测量取平均值，并计算不确定度，左右逼近法。 • 粗大误差 某些数据错误或者偏差过大，歪曲测量结果； 改进：剔除坏数据，进行再次测量。
2016.002.001 ❖ 【7】姚洪伟 夏雪琴. 汞光谱色散规律的实验研究【J】 物理实验
EXPERIMENT REPORT
请老师批评指正
贡献率各50%
数据处理：
3 数据处理及分析
数据处理：
3 数据处理及分析
数据处理：
3 数据处理及分析
数据处理：
3 数据处理及分析
比对常见光学材料的色散 曲线，经过简单换算可知 实验中所用三棱镜的材料 为轻火石玻璃
数据分析——结果分析
3 数据处理及分析
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
• 系统误差 （1）仪器误差 分光计调节不正确导致误差； 改进：
数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
量子假说
光量子概 念
光电效应
光辐射
光子
频率和强 度
特征光 谱
数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
按光谱结构分类
光
线状光谱
谱
带状光谱
的
连续光谱
分 按光谱机制分类
类
发射光谱
原子发光 分子发光 固体热辐射
I
样品光源
分光器
纪录仪
吸收光谱
I
连续光源 样品 分光器 纪录仪
验证柯西色散公式
仪器：
JJY型分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞 灯、钠光灯、汞灯以及钠灯的光谱；
原理：
1 实验目的及原理
复色光 : 由不同波长混合成的光源； 汞灯，钠灯
分光仪器：使复色光 在通过棱镜时发生色 散。（由于复色光的 各种色光通过棱镜时 折射率不同，传播方 向发生偏折） 测量仪器：测量角度 的仪器
02-0035-03 ❖ 【4】王敏. 分光计最小偏向角法测量方案及其误差产生原因与改进【J】 物理实验 ❖ 【5】何颖卓 翟琛. 在玻璃棱镜折射率实验中测量最小偏向角法的改进【J】 物理实验 2003-12-08 ❖ 【6】朱简约 陈乾 .基于分光计实验的光谱分析及柯西色散公式研究【J】 物理实验
目前制造的各种分光仪器中，光栅逐渐取代了棱镜，更令人注目的是， 随着全息技术的发展，全息光栅与刻化光栅相比具有色分辨本领高， 自由光谱范围广，有效孔径大，有效效率高的特点，成为人们研究光 谱精细结构的强有力工具。
❖ 参考文献 ❖ 【1】杨福家. 原子物理.【M]】北京 ；高等教育出版社.2008 39—64 ❖ 【2】胡亚范.朱二旷.陈海良 .测量棱镜色散规律的方法改进【J】.物理实验 ❖ 【3】王小怀 .分光计调节和使用中的困难及解决措施【J】 . 物理实验.广东. 1006-7167（2007）