摄谱实验讲义
摄谱与读谱实验报告 朱 (1)
实验名称：棱镜摄谱实验目的：学会用用棱镜摄谱仪摄取谱线，学会用插值法与标准谱线比较，算出未知光源的波长。
实验原理：（一）棱镜摄谱仪的原理棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；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.摄谱的原理图如下：（二）摄谱准备调节共轴，将光源S置于准直物镜L1的光轴上在光源与狭缝S1之间加入聚光照明透镜L，调节透镜L的位置，使光源成像在入射缝上。
若更换光源，只能调整光源的位置，而透镜L 的位置不应变动，以保证光源始终处在准直物镜L1的光轴上。
（三）调节与观察：毛玻璃放在暗匣的放底板的位置处，移动暗匣，使毛玻璃上现出光谱，取下暗匣，在暗室中装入底板。
用哈特曼光阑控制各光谱。
（四）摄谱：用已在暗箱中装好底片的底片盒换下毛玻璃，曝光时打开小遮板，曝光后关闭小遮板（五）光谱分析对光谱片进行分析：在靠近待测波长λx 的两侧，选两条波长λ1和λ2为已知的谱线，用读数显微镜测出三条谱线在底板上对应位置的数值和，依据线性关系，求出λx 值。
121211121,()x xx x xx a aa l l a l l a aλλλλλλλλ-=-=-=-=+-实验数据记录实验仪器:棱镜摄谱仪 暗箱 底片 显影液 定影液 秒表PART 1 摄谱部分整理试验步骤:1,检查试验仪器,检查电线电源有无老化现象,防止用电危险. 2,取下铁棒,用锉刀锉掉氧化层.使拍摄效果更好.3粗调:使透镜的主光轴于狭缝处于同一直线,在调节电极,使电极高度与透镜的主光轴处于同一直线,这样大致使光源,透镜,狭缝处于同一直线上.4细调:在检查仪器安全后,通电,使电弧发光,调节透镜的位置,是光聚焦.调节光源位置,使光斑正好落在哈德曼光阑的中孔内,则此时光轴调节已完成. 5将透镜前移,使光斑覆盖整个狭缝.6打开光源,在底板处观察光谱,分别调节鼓轮K, 底片盒倾角θ,透镜2L ,底片盒1P 位置使在底板处中间呈现出最清晰的光谱,并且红光较多.7调节氦光源:将氦光源放置于狭缝前,调节光源位置及高度,使成清晰的光谱.8在暗箱中装好底片后,将底片盒装好.先关闭狭缝,再打开底片盒的盖子,使底片可以在暗箱中感光.9摄谱:先使用哈德曼光阑中孔,使用氦光源,曝光90~100秒..再用哈德曼光阑的上下两个孔,使用铁光源,打开狭缝,曝光5~7秒.关闭狭缝10关闭底片盒,取下后在暗室中冲洗底片.显影液中浸泡4分钟,再用水洗5秒,在定影液中浸泡2分钟,直到底片透明为止.11 吹干底片.观察表格课后问题:1为什么先拍氦谱,后拍铁谱?答:因为拍摄氦谱和铁谱之前都要调节光源.而铁谱拍摄时的光源调节相对精确度大一些.相对而言,氦谱拍摄时的氦光源必须要经过肉眼观测调节才可确定位置.但是,底片装上之后就不可以再通过底板观测了.所以必须在调节好氦光源后,装底片盒,然后直接先拍氦谱,再拍铁谱,这样才是科学地操作步骤.否则会氦谱的位置出现偏差.造成拍摄质量不好.2 为什么底片盒要倾斜一个角度?答:因为不是所有波长的光的焦距都是一样的.但是可以考虑为一个线性的分布.将底片盒倾斜一个角度可以使大多数光(实验观测基本上所有)都在胶片上聚焦成清晰的像.3分析你所拍摄的底片,对不理想之处找出原因.答:我所拍摄的底片不理想之处在于曝光太久, 导致底片模糊。
棱镜摄谱
λx=λ1+(λ2-λ1)ax/a
其中a=l2-l1；ax=lx-l1
①右起第六条：
/mm 1
2
3
4
5
6
平均值 标准差
a 0.476 0.504 0.458 0.505 0.463 0.462 0.478 0.021
ax 0.076 0.073 0.079 0.072 0.075 0.070 0.075 0.0029
摄谱前的准备：调节共轴，将光源S置于准直物镜L1的光轴上在光源与狭缝S1之间加入 聚光照明透镜L，调节透镜L的位置，使光源成像在入射缝上。若更换光源，只能调整光源的 位置，而透镜L的位置不应变动，以保证光源始终处在准直物镜L1的光轴上。
调节与观察：毛玻璃放在暗匣的放底板的位置处，移动暗匣，使毛玻璃上现出光谱， 取下暗匣，在暗室中装入底板。用哈特曼光阑控制各光谱。
本实验测量仪器类似千分尺，查表得：
△仪
△估
C
△B Ub=△B/C
P
ax(mm) a(mm)
0.004
0.002 3（正态分 0.0045 0.0015
布）
0.68
3
4
(3)合成不确定度
①右起第六条：
ax(mm)
a(mm)
Ua
0.0013
0.0095
Ub
0.0015
0.0015
U
0.0020
0.0096
本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且 几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱，并对所摄 的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长.我们利用插值法，将λ1与l1-l2近似看 成线性关系，则
摄谱
棱镜摄谱仪光谱学是研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间相互作用.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.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.预备知识✧ 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，λλd R = ，式中λd 为能够分辨的两谱线波长差。
显然λd 值越小，摄谱仪分辨光谱的能力越高。
✧ 棱镜的分辨本领λd dn b R =式中的b 是棱镜的底边长，λd dn 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104的数量积.✧ 折射率n 随频率或波长变化，通常我们由柯西公式来表达 +++=42λλC BA n实验原理棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；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.本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，S 为光源， L 为透镜，使S 发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，S 1为狭缝，以控制入射光的宽度；L 1的焦距位于S 1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L 2和L 3会聚到照相底板F.本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱，并对所摄的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长.我们利用插值法，将12λλ-与12l l d -=近似看成线性关系，则1λ 2λx d d x x =--121λλλλ ⇒ ddx x )(121λλλλ-+= 实验中必须用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱和读谱；台式投影仪上有读数装置，可以直接测量各相邻谱线间的距离，而光谱投影仪则需要将底片放到读数显微镜上来测量相邻谱线的距离.实验内容1.摄谱前的准备：调节共轴，将光源S 置于准直物镜1L 的光轴上在光源与狭缝1S 之间加入聚光照明透镜L ，调节透镜L 的位置，使光源成像在入射缝上。
摄谱仪的使用及氦原子光谱
前言光谱学是研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间相互作用。
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。
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。
摄谱仪的原理【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）；【实验原理】1. 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；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；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是根据折射光的色散原理。
各向同性的透明物质的折射率与光的波长有关，短波长光的折射率要大些，例如一束平行入射光由1λ、2λ、3λ三色光组成，并且123λλλ<<，通过棱镜后分解成三束不同方向的光，具有不同的偏向角δ，如图1所示。
小型摄谱仪常用阿贝(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了棱镜的色散功能进行工作的摄谱仪。
在摄谱仪中棱镜的主要作用是用来分光，即利用棱镜对不同波长的光有不同折射率的性质来分析光谱。
折射率n 与光的波长λ有关，这一现象叫做色散。
当一束白光或其它非单色光入射棱镜时，由于折射率不同，不同波长（颜色）的光具有不同的偏向角σ，从而出射线方向不同。
通常棱镜的折射率n 是随波长λ的减小而增加的（正常色散），所以可见光中紫光偏折最大，红光偏折最小。
读谱与摄谱
实验报告读谱与摄谱82/86梁敏强PB07203250摄谱：一．填写观察表格二．思考题1.为什么在摄谱中要先拍摄氦谱而不能先拍铁谱？答：因为此时铁谱已经在目镜中能看到了，而且位置固定不变，而氦谱必须先确定位置，位置不固定，如果先拍铁谱的话，在拍氦谱时，还要移动位置，这样就不能确定一定能拍到氦的光谱。
2.为什么底片匣子要倾斜一个θ角？答：因为不同色的光的在介质中折射率不同，造成对不同光的焦距不同，只有倾斜一个θ角才能恰好让不同的光正好都聚焦到一个平面上来。
3.分析你所拍摄的底片，对不理想之处找出原因。
答：我所拍摄的底片谱线并不在底片的中央，而是到底片的上沿了，甚至有一部分超出了底片！！究其原因，应该是因为我在装底片的时候没有弄好，没有把底片放好在中间，这样在拍摄时就会导致谱线不能位于底片的正中间。
另外底片背景较暗，不透明，这就是因为显影的时间短了。
但总体的拍摄效果还是不错的，谱线都很清晰。
读谱实验数据：第一条谱线：1λ=4017.153oA 2λ=4021.850oA第二条谱线：1λ=3956.460o A 2λ=3966.629oA数据处理（1）对于第一条谱线，1λ=4017.153oA ，2λ=4021.850oA ，对实验数据数据进行初步的处理可得其中a =d 2-d 1,x a =d x -d 1，∑==6161n i x x ，∑=--=612)1/()(i in x xσ。
把对应数据代入公式 aa xx )(121λλλλ-+= 得x λ=4017.153o A +(4021.850o A -4017.153oA )×0.1997÷0.3973=4019.5134oA下面对该数据进行误差分析对于a ，其A 类标准不确定度为0029.0mm 60071.0===nu aA σmm 而其B 类标准不确定度为 （取mm 001.0=∆估，而0.004m m=∆仪＞估∆31，所以可以取B ∆=0.004mm =∆仪） mm 0013.0mm 3004.0/=÷=∆=C u B B （置信系数C=3） 所以其合成标准不确定度为 ()2268.0BA pu u tU += mm 0013.0)0029.011.1(22+⨯=mm 0035.0= 所以a 的最终表达式为 mm )0035.03973.0(±=a ， P=0.68对于x a ，其A 类标准不确定度为0025.0mm 60062.0===nu xaA σmm 而B 类标准不确定度为mm 0013.0mm 3004.0/=÷=∆=C u B B （与a 的一样） 所以其合成标准不确定度为 ()2268.0BA pu u tU += mm 0013.0)0025.011.1(22+⨯=mm 0031.0= 所以x a 的最终表达式为mm )0031.01997.0(±=a ， P=0.68下面导出x λ的不确定度表达式对公式aa xx )(121λλλλ-+=两边求对数后求全微分，得adaa da d x xx-=λλ 系数取绝对值后并改成不确定度符号，aU a U U aa xx+=λλ 最后写成不确定度合成公式222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛a U a U U a a x xλλ 把前面已得数据代入上式，得0003707.01997.00031.03073.00035.0222=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛xxU λλ 所以%9.1019.00003707.0===xxU λλ （相对误差）ox A U x 3708.76019.0==λλ， P=0.68 展伸不确定度由标准不确定度乘以展伸系数K=2得到oo A A U x 7416.15223708.76=⨯=λ， P=0.95 故x λ的最终表达式为ox A )3708.765134.4019(±=λ， P=0.68 ox A )7416.1525134.4019(±=λ， P=0.95 （2）对于第二条谱线，1λ=3956.460oA ，2λ=3966.629oA ，对实验数据数据进行初步的处理可得其中a =d 2-d 1,x a =d x -d 1，∑==6161n i x x ，∑=--=612)1/()(i in x xσ。
棱镜摄谱实验
实验1 棱镜光谱实验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。
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。
与其他产品相比，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。
【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）。
【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i E ∆决定。
0i i E E E ∆=-，i E 和0E 分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量，即：i i icE h hνλ∆== （1-1）得：i ihcE λ=∆，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。
摄谱实验报告
摄谱实验报告摄谱实验报告摄谱实验是一种通过光谱分析物质成分和结构的方法。
在这个实验中，我们使用了一台高精度的光谱仪，通过测量和分析样品所发射或吸收的光谱，来推测样品的成分和性质。
本篇实验报告将详细介绍我们的实验步骤、结果和讨论。
实验步骤首先，我们准备了三个样品：纯净水、氯化钠溶液和未知溶液。
我们将这三个样品分别放入光谱仪中进行测量。
在测量之前，我们需要对光谱仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
接下来，我们将纯净水放入光谱仪中进行测量。
通过观察光谱图，我们可以看到水的光谱主要集中在可见光的蓝色和绿色区域。
这是因为水分子对这些波长的光吸收较强。
光谱图的形状和峰值位置可以提供关于水分子结构和键合情况的信息。
然后，我们将氯化钠溶液放入光谱仪中进行测量。
氯化钠是一种常见的盐类化合物，它的光谱特征主要集中在可见光的黄色区域。
这是因为氯化钠溶液对黄色光的吸收较强，而对其他波长的光的吸收较弱。
这个实验结果与我们平时所见到的盐类溶液呈现出的黄色颜色是一致的。
最后，我们对未知溶液进行了测量。
通过比较未知溶液的光谱图与已知样品的光谱图，我们可以初步推测未知溶液的成分和性质。
例如，如果未知溶液的光谱特征与氯化钠溶液的光谱特征相似，我们可以初步判断未知溶液中可能含有盐类化合物。
实验结果根据我们的实验结果，纯净水的光谱主要集中在蓝色和绿色区域，氯化钠溶液的光谱主要集中在黄色区域。
而未知溶液的光谱特征与氯化钠溶液的光谱特征非常相似。
因此，我们初步推测未知溶液中可能含有盐类化合物。
讨论在实验中，我们使用了光谱仪这一高精度的仪器来进行摄谱分析。
通过观察和分析样品的光谱图，我们可以推测样品的成分和性质。
然而，光谱分析并不是一种绝对准确的方法，它只能提供一些初步的推测。
为了得到更精确的结果，我们需要结合其他分析方法和实验数据进行综合分析。
此外，光谱分析在科学研究和工业生产中有着广泛的应用。
通过光谱分析，我们可以研究物质的结构和性质，了解其在不同条件下的变化规律。
实验17-1光谱的拍摄（观测）与测量
实验17-1 光谱的拍摄（观测）与测量实验目的1、了解小型棱镜摄（读）谱仪的结构和使用。
2、初步掌握用摄（读）谱、测量波长的方法。
实验仪器小型棱镜摄（读）谱仪、低压汞灯、钠灯、读数显微镜、光谱干版及冲设备 实验原理⒈ 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i E ∆决定。
00,E E E E E i i i 和-=∆分表示原子处于对应的激发态和基态的能量。
即i i ii i E hc chhv E ∆===∆λλ或式中， 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光谱，就可对物质的组成和结构进行分析。
⒉ 光谱的观察与拍摄——小型棱镜摄（读）谱仪的结构和使用棱镜摄（读）谱仪是用棱镜进行分光，用直读法或照相法记录光谱的光学仪器。
它主要由摄（读）谱仪主体和光源（交流电弧发生器及电极）两大 部分组成，下面主要介绍摄（读） 谱仪主体。
（1）基本光路图17-1是摄（读）谱仪的示 意光路图，它分三部分，狭缝D 和准直镜（平行光管）O 1组成准直系统，将待测光变成平行光， 图17-1 摄（读）谱仪的光路图 透经L 是把待测光先行会聚到狭逢上，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O2和焦平面E处的记录材料组成光谱的接收系统。
由于物镜O2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E的方位必须细心调节。
（2）小型棱镜摄谱仪的基本结构图17-2是摄谱仪的基本构图（注：只要把图17-2的“6”底片盒换成读谱装置该仪器就能直接测量出各谱线的相对位置，故称“读谱仪”）。
棱镜摄谱和光谱分析解读
棱镜摄谱和光谱分析PB05204044 张雯实验组别：20 实验台：实验目的：(1)熟悉摄谱仪的主要结构，了解电极架结构及使用方法(2)熟悉使用电弧发生器激发铁电弧(3)学会使用哈德曼光阑，用棱镜摄谱仪摄取光谱线(4)学会对光谱片作定性分析实验仪器：棱镜摄谱仪，电弧，哈德曼光阑，毛玻璃，氦光谱管，底片盒，谱板，读数显微镜实验原理：(1)棱镜摄谱仪本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，S为光源， L为透镜，使S 发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，S1为狭缝，以控制入射光的宽度；L1的焦距位于S1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L2和L3会聚到照相底板F.(2)光谱的定性分析本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱，并对所摄的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长.如下图所示：λ1，λ2为已知的两条铁谱谱线。
λx为λ1，λ2所夹的未知谱线的波长。
l1，l2，lx 分别为λ1，λ2，λx处的读数。
当λ1与λ2很近时，∆l=α∆λ 成立（α为棱镜的色散率）因此可以用插入法得aλx-λ1ax= 其中a=l2-l1，ax=lx-l1即λx=λ1+(λ2-λ1)x aλ2-λ1a实验中必须用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱和读谱；台式投影仪上有读数装置，可以直接测量各相邻谱线间的距离，而光谱投影仪则需要将底片放到读数显微镜上来测量相邻谱线的距离.实验中最后确定的仪器各项数据：数据处理：实验中，测量的是一条氦谱谱线及其左边的两条铁谱谱线的相应位置lx，l1，l2。
如图：依据实验原理，有λx-λ1axa= ，则λx=λ1+(λ1-λ2)x，aλ1-λ2a其中a=l2-l1 ax=l1-lx铁谱的疏密和清晰程度各不相同，有的地方稀疏一些，有的地方稠密一些，每条谱线的粗细不同，相邻两条谱线的间距也有很大差别。
摄谱实验报告
实验报告系别:011 姓名:张弢学号:PB06210013实验题目:摄谱实验目的:用棱镜摄谱仪摄取光谱线，对待测物质所产生的光谱线进行测定，可知道该物质的化学成分。
实验内容:一、摄谱前的准备：调节共轴，将光源S置于准直物镜L1的光轴上在光源与狭缝S1之间加入聚光照明透镜L，调节透镜L的位置，使光源成像在入射缝上。
若更换光源，只能调整光源的位置，而透镜L的位置不应变动，以保证光源始终处在准直物镜L1的光轴上。
二、调节与观察：毛玻璃放在暗匣的放底板的位置处，移动暗匣，使毛玻璃上现出光谱。
填写下面的观察表格：三、摄谱：用已在暗箱中装好底片的底片盒换下毛玻璃，曝光时打开小遮板，曝光5.5 16.0后关闭小遮板。
然后在暗室中洗出底片。
实验分析：本实验第一张底片所得谱线边缘有重影，说明最后光线并没有真正聚焦在底片上。
原因是共轴不好，由于2L 在调节时，目光没有垂直读数，导致2L 值不够精确，从而导致光线没有很好的聚焦到底片上。
此外两列铁谱线中的一列在底片上靠边缘部分曝光不足，说明底片盒的位置没有调好。
第二次在第一次实验基础上进行了改进，对各个数据提高了精度。
但由于曝光时间没有控制好,造成曝光不足。
思考题：1.为什么在摄谱中要先摄氦谱而不能先摄铁谱？答：在拍摄前,要先调整氦谱管,使氦光谱清晰可见.氦谱管是在铁弧光源调好后再放入透镜和狭缝中间进行调节的。
若先摄铁谱，则由于底片已经放上，无法对氦光谱管的位置进行调节，易造成成功的失败。
所以要先调节铁弧光源，然后固定好，再调氦光谱管，然后放上底片，先摄氦光谱再摄铁光谱。
2.为什么底片匣子要倾斜一个 角？答：不同光线射出角度不同,故对透镜的焦点不相同，因此要通过倾斜底片使不同光线都能聚焦在底片上，从而得到清晰的谱线。
3．分析底片，对不理想之处找出原因。
答：第一张：所得谱线边缘有重影，两列铁谱线中的一列在底片上靠边缘部分曝光不足。
说明最后光线并没有真正聚焦在底片上。
原因是共轴不好，由于2L 在调节时，目光没有垂直读数，导致2L 值不够精确，从而导致光线没有很好的聚焦到底片上。
仪器分析实验讲解
第一部分光谱分析法实验1 样品的摄谱与感光板的暗室处理一、实验目的1、通过实验，了解光栅摄谱仪的仪器结构、工作原理及熟悉使用方法。
2、学会用铁光谱图查找、识别谱线。
3、实验掌握试样的制备、摄谱；感光板的暗室处理及操作技术。
二、实验原理每种元素的原子受激发（又称激发光源，有火焰、电弧、火花、等离子、激光等等，依据样品激发的难易程度来选择不同的激发光源。
）发生跃迁（正常状态下，元素处于基态，元素在受到光、电或热激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱）时，将发射出其特有的特征光谱。
光谱分析就是根据特征光谱线是否出现、光谱线的黑度，来进行元素的定性、定量分析。
而特征光谱线是经过摄谱仪的分光系统，投影、聚焦，最后在感光板上记录下来，得到按照不同波长顺序排列的光谱（通常分为连续的分子带光谱、原子线光谱）。
三、仪器和试剂四、1、仪器：WP-1型一米平面光栅摄谱仪；8W型光谱投影仪；天津紫外Ⅰ型（或Ⅱ型）感光板；铁元素发射光谱图；仪表车床；光谱纯石墨电极；铁电极；纯铜电极。
2、试剂：显影液；停影液；定影液；酒精。
四、实验步骤1、电极与试样处理将已有的直径为8mm（或10mm）的铜棒或者铁棒在车床上加工成顶端45度的锥体，作为下电极，电极头表面无氧化层，用无水乙醇棉球擦净可能的灰尘、油污。
直径6mm的石墨电极加工成顶端45度的锥体。
2、安装感光板在暗室中红灯下，取出感光板（不要正对红灯），然后用手指轻轻触摸感光板的边角，找出乳剂面（相比较不光滑的一面），开启暗盒，把乳剂面向着曝光的方向乳剂朝上装入暗盒，切勿装反！关好暗盒后盖，注意关紧不得漏光。
3、摄谱摄谱条件：wp-1平面光栅光谱仪，狭缝宽度：10μm；狭缝高度：2mm；中间光栏：1.8mm；上电极：45°锥形石墨电极；下电极：φ10mm铜棒；交流电弧：电流7～9A，预燃10秒，曝光45秒。
摄谱顺序：1 铁谱电流8A，不要预燃，曝光5秒2、3 紫铜样品（每次曝光、必须移动感光板！？）4 铁谱5、6 紫铜样品7 铁谱4、感光板暗室处理摄谱结束后，关好暗盒挡板，卸下暗盒。
摄谱和译谱
摄谱和译谱一、实验目的和要求1、熟悉光谱定性分析的原理；2、了解石英棱镜摄谱仪的工作原理和基本结构；3、学习电极的制作摄谱仪的使用方法及暗室处理技术；4、学会用标准铁光谱比较法定性判断试样中所含未知元素的分析方法；5、根据特征谱线的强度及最后线出现的情况对元素含量进行粗略的估计；6、掌握映谱仪的原理和使用方法。
二、实验内容和原理1、摄谱原子在受到一定能量的激发后，其电子在由高能级向低能级跃迁时将能量以光辐射的形式释放，各种元素因其原子结构的不同而有不同的能级，因此每一种元素的原子都只能辐射出特定波长的光谱线，它代表了元素的特征，这是发射光谱定性分析的依据。
一个元素可以有许多条谱线，各条谱线的强度也不同。
在进行光谱定性分析时，并不需要找出元素的所有谱线，一般只要检查它的几条(2~3条)灵敏线或最后线，根据最后线(灵敏线)是否出现，它们的强度比是否与谱线所表示的相符，就可以判断该元素存在与否。
经典电光源的试样处理：1)固体金属及合金等导电材料的处理棒状金属表面用金刚砂纸除氧化层后，可直接激发。
碎金属屑用酸或丙酮洗去表面污物，烘干后磨成粉末状后，最好以1:1与碳粉混合，在玛瑙研钵中磨匀后装入下电极孔内再激发。
2)非导体固体试样及植物试样非金属氧化物、陶瓷、土壤、植物等试样经灼烧处理后，磨细，加入缓冲剂及内标，置于石墨电极孔中用电弧激发。
3)液体试样处理液体样品经稀释后，滴到用液体石蜡涂过的平头石墨电极上，在红外灯下烘干后进行光谱分析。
摄谱法是用感光板记录光谱。
将光谱感光板置于摄谱仪焦面上，接受被分析试样的光谱作用而感光，再经过显影、定影等过程后，制得光谱底片，其上有许多黑度不同的光谱线。
然后用影谱仪观察谱线位置及大致强度，进行光谱定性及半定量分析。
用测微光度计测量谱线的黑度，进行光谱定量分析。
用发射光谱进行定性分析通常采用在同一块感光板上并列地摄取试样光谱和铁光谱，然后借助光谱投影仪使摄得的铁光谱与“元素标准光谱图”上的铁光谱重合，从“元素标准光谱图”上标记的谱线来辨认摄得的试样谱线。
棱镜摄谱实验
棱镜摄谱实验一．实验目的1. 了解棱镜摄谱仪的结构和工作原理，掌握摄谱、识谱、谱线测量等光谱分析的基本操作技术。
2. 通过对氢原子光谱可见光谱线波长的观察、测量，了解氢原子光谱巴尔末线系的规律性。
3. 测量氢的里德堡常数。
二．实验原理 1. 原子光谱一般情况下，物质中的原子处在最低能级E ，又叫基态；当原子从外界获得了能量后，它的外层电子（一个或几个）将因获得能量而跃迁到离核较远的电子轨道上，原子将处在一个高于基态的能级nE ，叫激发态；处于激发态nE 的原子很不稳定，一般在8710~10--秒左右就要回落到基态或比n E 低的激发态mE ，并同时发射一个光子，这个光子的频率、波长与两能级能量差的关系为：λchhv E E E m n ==-=∆ （4.9.1）式中λ为所发射光子的波长，v 为频率，h 为普朗克常数，c 为光速。
nE 、mE 为原子处于激发态的能级的能量，它由原子的结构决定，不同元素的原子结构不同，它们辐射的光谱线波长也不同，即不同元素的原子具有不同的特征谱线。
原子光谱除了反映出原子内部的运动规律（如分立能级、轨道角动量量子化……等）外，若我们在某物体所发的光谱中发现了某种元素的光谱线，则该元素一定存在于该物体中，特别是在物体中该元素含量很少时，它的本特征谱线的强弱就直接反映了物体中该元素含量的多少。
2. 怎样拍摄光谱图光谱分析的过程，首先要对分析的试样（物体）进行激发，使其原子在相应能级间有可能的跃迁中产生光辐射，接着把辐射的光引入摄谱仪，经过色散，按波长排列展成光谱，并用感光底片把光谱记录下来，得到光谱图，最后根据所记录的光谱线对试样的组成进行定性或定量的分析。
摄谱的仪器一般分为两类：一类叫棱镜摄谱仪，另一类叫光栅摄谱仪。
图4.9.1是国内物理实验室常用的小型棱镜摄谱仪光路元件位置图。
拍谱片时，从光源发出的光经聚光镜汇聚后照射到狭缝上，射入狭缝的光经过平行光管透镜而成为平行光，然后在恒偏棱镜上折射，由于色散，不同波长的光以不同的角度射出，这些光再经暗箱物镜聚焦在后端暗匣的感光底片上形成谱线，曝光后的底片经显影、定影，冲洗了出来就成为谱片。
棱镜摄谱和光谱分析 (2)
棱镜摄谱和光谱分析89 /91实验目的：学会用棱镜摄谱仪摄取光谱线，并进行定性光谱分析。
实验原理：1.棱镜摄谱仪棱镜摄谱仪分为平行管、棱镜和光谱接收三部分，其光路图见图1.图1.图2.图2为棱镜摄谱仪的具体构造。
2.光谱的定性分析λ1、λ2为已知的两条铁谱谱线，λx为λ1、λ2所夹未知谱线的波长。
l1、l2、l x分别为λ1、λ2、λx处的读数。
λ1、λ2很靠近时，λ2-λ1与l2-l1近似成线性关系，有aa xx =--121λλλλ 其中12l l a -=,1l l a x x -=.即aa xx )(121λλλλ-+= 实验步骤：1.使用摄谱仪摄谱 ⑴摄谱前准备1）熟悉摄谱仪的主要结构，了解电极架结构及使用方法，将铁棒从电极架上取下进行除锈。
2）粗调电弧、透镜L 0、狭缝共轴；将透镜L 0靠近狭缝，使L 0中心与哈德曼光阑中孔等高，再将L 0移近电极架，调节两棒间隙与L 0中心等高。
3）熟悉使用电弧发生器激发铁电弧，同时了解应注意的安全事项。
4）学会使用哈德曼光阑。
光阑的位置由三条线标志，了解三线和三孔的关系。
移动光阑时动作要轻缓。
5）熟悉和调节透镜L 2的轴向位置和底片匣的角度及上下位置。
6）练习摄谱的各环节，要熟悉无误，以免临时出错，摄谱前的检查沿光路进行。
⑵调节与观察1）细调电弧、透镜、狭缝共轴，L 0的位置应使其出射的圆光斑直径在2cm 左右，使狭缝在光斑的中间。
2）在底片匣上装上毛玻璃，手执目镜贴在毛玻璃上进行观察，观察用哈德曼光阑三个不同孔时，光谱是否同样均匀明亮，高度是否相同，如上、下孔光谱高度不同，甚至有的孔看不到光谱，则不共轴，需按1）重新进行细调。
3）转动鼓轮K ，观察光谱的移动，最好将K 固定在42. 4）调节L 0、θ，使谱线比较清晰。
5）调节P 使将要装的底片能保持在中间位置。
6）调好铁弧光源，关上电弧开关，在不改变铁棒间隙的情况下，将铁弧电源线接到氦光谱管上，把氦光谱管放到L 0和狭缝之间，点亮氦光谱管，轻移光谱管，使观察到的氦光谱清晰。
实验22原子发射光谱摄谱法定性分析合金中的元素
掌握原子发射光谱分析摄谱法地电极制作、摄谱、冲洗感光板等基本操作.掌握用铁光谱比较法定性判别未知试样中所含地元素，并估计其相对含量.文档来自于网络搜索二、内容提要在原子发射光谱分析中，将试样引入激发光源，当外界给以一定能量时，试样被蒸发分解成气态原子（或离子），一部分原子（或离子）地外层电子被激发至高能态.处于激发态地原子（或离子）很不稳定，当其跃迁至低能态或基态时，会发射出紫外和可见区地特征辐射，由光谱仪器分解为光谱，辨认特征波长谱线地存在情况可以进行定性分析，测量特征波长谱线地强度可以进行定量分析.该分析方法主要用于金属元素地分析（非金属元素不易激发）.它已普遍地应用于矿物、金属、半导体材料等试样中地杂质分析.文档来自于网络搜索将样品光谱按波长顺序记录在感光板上，称为摄谱法.根据记录下来地光谱，进行定性或定量分析.发射光谱摄谱法分析地优点是灵敏度高，对大部分元素可测至～，快速简便，一般样品不需任何处理，可同时分析许多元素；元素含量在．～时，结果可靠性优于一般化学分析；取样量少，一般只需数毫克至数十毫克.然而，它地缺点是在摄谱时，实验条件苛刻，某些条件往往难以控制，影响分析结果地准确度.实际工作中使用电感耦合等离子体光源地光电接收光谱仪器，可得到更准确、更灵敏地定量结果，但摄谱法作为金属元素地定性分析手段仍有自己地特点.文档来自于网络搜索各种元素因其原子结构不同而有着不同地光谱.因此，每一种元素地原子被激发后，只能辐射出特定波长地光谱线，它代表了元素地特征，这是发射光谱定性分析地依据.文档来自于网络搜索然而，从一个元素可以获得许多条谱线，各条谱线地强度也不相同.当元素地含量降低时，光谱中强度弱地谱线相继不能被检出而消失，最后消失地几条谱线叫做最后线，也即灵敏线.最后线是检出限量最低地谱线.每种元素有它自己地最后线.定性分析时，只要检查光谱中地几条最后线（一般～条）是否出现，它们地强度比是否与谱线表所示相符，就可判明元素存在与否，因此，这些谱线有时也称为分析线.在～范围内各种元素地主要分析线见表—.至于其他一些灵敏度较次地谱线出现，可不去理会它.如该元素存在，那末最后线必然出现.如该元素地最后线不出现，那末这些灵敏度较次地谱线就不可能出现，这时若在灵敏度较次地谱线位置上出现了谱线，则可能是由其他元素谱线地干扰而引起地.文档来自于网络搜索事实上，由于试样中许多元素地谱线波长相近，而摄谱仪及感光板地分辨率又有限，在记录到地试样光谱中，谱线会相互重叠，发生干扰.当需要确证某一种元素地分折线是否受到干扰时，首先要判明干扰元素是否存在（可检查干扰元素地最后线出现与否）.当一条分析线确实受到干扰时，可以根据别地分析线来确定该元素是否存在.文档来自于网络搜索定性分析中通常按谱线强度级别来估计含量，方法是在被估计元素所出现地谱线中，找出其谱线强度级最小地级次，由表列出地数值估计该元素地百分含量，一般要求估计准确度在一个数量级以内.文档来自于网络搜索例如，铝地分析线及，谱线强度级为、.若光谱上两条线都出现，且线比线略强或接近，通常可以得出铝存在地结论.若线很弱，而线不出现，这也是正常地，得出含有痕量()铝存在地结论.若两条谱线之中一条很强，而另一条根本不出现，则对出现地一条线不能确信是铝地谱线，而可能是其他元素地干扰线.文档来自于网络搜索摄谱法定性分析地方法，通常是将细粒或粉末试样装载在光谱纯石墨电极地孔穴内（棒状金属、合金试样可做成“自电极”），在电弧或火花光源中，试样地各种组分先后蒸发到弧焰中成为单个原子或离子、分子，并被激发而发光，经光谱仪分解为光谱而被感光板记录下来.用哈特曼( )光栏将铁光谱并列拍摄在试样光谱地旁边.因为铁地光谱含有许多相距很近地谱线，且每一条谱线地波长已经过精确地测定，可以用作测量元素谱线地标尺.文档来自于记录有光谱地感光板在光谱投影仪上放大倍，使感光板上地铁光谱与元素光谱图片上地铁光谱重合，就可以方便地从元素光谱图上标记地谱线来辨认摄得地试样谱线.文档来自于网络搜索实验内容：)判明未知金属或合金地组分及估计其含量，如铅合金、锡合金、焊锡、保险丝、黄铜、铝、镁.)检查某矿物中地指定元素，如铝矿中地镓.)检查某纯金属材料中地杂质元素，如铝材.三、仪器和试剂摄谱仪型平面光栅摄谱仪，狭缝，中心波长光源屑粒状、粉末状试样用交流电弧，棒状金属试样用火花电极光谱纯石墨电极（下电极有孔穴，孔穴内径，深，壁厚；上电极圆锥形）感光板天津紫外型，×显影液按感光板附方，或用高反差显影粉配制定影液酸性坚膜定影液投影仪型光谱投影仪图谱米平面光栅摄谱仪用地《元素发射光谱图》四、实验步骤．准备电极与试样)准备一对铁电极.)准备一对未知金属试样锥形棒状电极.)加工上、下石墨电极若干对.将直径为地光谱纯石墨棒切成约长地小段，在专用车具上车制孔穴或加工成其他形状.专用车具夹上专用钻头，可车制电极孔穴；夹上石墨棒，用卷铅笔刀，可制得圆锥形上电极.见图、图.加工后地电极应直立安放在电极盘架上.文档来自于网络搜索把屑粒或粉末状地未知试样小心装入下电极孔穴中，用镊子把电极分别夹在上下电极架上，操作时应避免电极或试样被玷污.文档来自于网络搜索．安装感光板在暗室地暗红灯下，启封感光板，取出感光板后应随即严密包好.在专门地裁片架上裁割感光板.裁割时，乳剂面朝下，垫以干净柔软地纸张以保护乳剂面，用金刚刀在玻璃面上划痕，折断.裁割地尺寸应比暗盒装片尺寸小.文档来自于网络搜索开启暗盒后盖，在暗室地暗红灯下观察乳剂面和玻璃面反射光地亮度差异.亮度低地为乳剂面.也可用手指触摸感光板两面地边缘，粗糙面为乳剂面.感光板装入口音盒时，应乳剂面朝下，并立即关好暗盒后盖，同时检查档板是否关紧.文档来自于网络搜索．调节摄谱仪地工作条件熟悉摄谱仪各部分地工作原理及使用方法，见附录．型平面光栅摄谱仪.本实验中心波长，需调节光栅台地转角为°，狭缝倾角为°，调焦位置为[数据因不同仪器而异，应按仪器说明书数据调整.此数据系在(±)℃时作出，当使用温度改变时应作出相应修正.文档来自于网络搜索调节缝宽为．摄谱装上暗盒，抽出暗盒档板，按次序摄谱.在哈特曼光栏地比较光栏、、位置拍摄铁光谱，交流电弧用～，曝光约.移动光栏在、、、、、位置拍摄试样.金属自电极试样用火花光源激发，曝光约～；石墨电极孔穴中粉末试样用交流电弧激发，应使试样烧完为止，曝光约～（视试样性质而异）.文档来自于网络搜索作好摄谱记录，包括感光板，板移位置、光栏、试样、光源种类及电流大小、曝光时间等.弧烧试样时，应注意观察电弧颜色地变化，并随时调整电极间距.文档来自于网络搜索摄谱结束，推上暗盒档板.．感光板地冲洗．)显影.显影液按天津紫外型感光板附方配制，℃时，在暗室地暗红灯下显影.显影操作时先将适量地显影液倒入瓷盘，把感光板先在水中稍加湿润.然后，乳剂面向上浸没在显影液中，并轻轻晃动瓷盘，以克服局部浓度地不均匀.文档来自于网络搜索)停显.为了保护定影液，显影后地感光板可先在稀醋酸溶液（每升含冰醋酸）中漂洗，或用清水漂洗，使显影停止.然后，浸入定影液.停显操作也应在暗红灯下进行.在～℃时，漂洗左右.文档来自于网络搜索)定影.用酸性坚膜定影液，(±)℃.将适量地定影液倒入另一瓷盘，乳剂面向上浸入其中.定影开始应在暗红灯下进行，后可开白炽灯观察.新鲜配制地定影液文档来自于网络搜索约就能观察到乳剂通透（即感光板变得透明）.)水洗.定影后地感光板需在室温地流水中淋洗以上.淋洗时，乳剂面向上，充分洗除残留地定影液.否则谱片在保存过程中会发黄而损坏.文档来自于网络搜索)干燥.谱片应在干净地架上自然晾干.如需快速干燥，可在酒精中浸一下，再用冷风机吹干.乳剂面不宜用热风吹，℃以上地温度会使乳剂软化起皱而损坏.文档来自于网络搜索显影、定影完毕后，随即把显影液和定影液倒回储存瓶内.．查谱熟悉型光谱投影仪地使周方法，见附录．光谱投影仪及谱线地识别.用米光栅光谱图，在至波长范围内查谱.五、数据处理列出查得地未知试样光谱谱线，确定未知试样地组分及各组分地含量范围.六、思考题．在定性分析中，拍摄铁光谱及试样光谱为什么要固定感光板地板移位置而移动光栏，而不是固定光栏而移动感光板？文档来自于网络搜索．试样光谱旁为什么要摄一条铁光谱？．摄谱仪狭缝宽度对光谱定性分析有何影响？应采用怎样地狭缝宽度？。
实验十一用小型棱镜摄谱仪测定光波波长
实验十一用小型棱镜摄谱仪测定光波波长
实验目的
１。
学习棱镜摄谱仪的摄谱技术； 2。
掌握底片冲洗技术；
3。
学会用”内插法"处理数据。
仪器用具：小型棱镜摄谱仪，He —Ｎe 激光器,Ｎe 放电管，自耦变压器，镇流器，，扩束透镜,读数显微镜，光谱底片，显影液，定影液等。
实验内容及要求
1.摄谱仪的调节（光路布置见实验室挂图） 注意： 1）摄谱仪狭缝不要调到零,
2)放电管起辉后，为保护放电管要把自耦变压器再调低一些,以刚可维持放电管
发光为宜.
2。
拍摄光谱 摄谱计划(参考）
3。
底片冲洗 显影： ? à 水洗： ５秒 à 定影： 10分钟 à 水洗： １０分钟 注意:１）底片药面朝上（右上角有V 形缺口)：
2)显影时轻微晃动显影液（盘）.
４。
测量数据的处理(用内插法） 重点辅导内容
1。
摄谱光路的安排和调节； 2。
底片冲洗技术。
)
(11
21
21x x x x x
---+
=-λλλλ。
棱镜摄谱实验
实验1 棱镜光谱实验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。
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。
与其他产品相比，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。
【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）。
【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i E ∆决定。
0i i E E E ∆=-，i E 和0E 分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量，即：i i icE h hνλ∆== （1-1）得：i ihcE λ=∆，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。
摄谱实验讲义
光作用制成的。 本次实验中使用彩色 CCD 作为记录分析工具，代替了原来的费事耗时的黑白底片冲洗
方法；不仅如此，更为关键的是底片成像工艺已逐渐被 CCD 取代，现在只要少数行业在继 续使用。实验中，氦灯谱作为已知谱，氢灯谱和汞灯谱作为未知谱. 在实验条件都相同的情 况下，我们将三种光源谱分段拍摄下来，记录成图片格式。利用计算机处理图片的技术就可
参考书目：
1.《大学物理实验》第二册，谢行恕 康世秀 霍剑青主编，高等教育出版社 2.《中国大百科全书》I,II 中国大百科全书出版社 3.《光学教程》姚启钧高等教育出版社 4.《光Байду номын сангаас仪器设计》吴国安 科学出版社
置关系上，就可以计算出未知谱线。同时，我们在 CCD 的成像面的位置上，安装了平板玻 璃视窗转换机构，可以用 20 倍放大的广角目镜，观察全景的彩色分离光谱。
图 2 棱镜摄谱仪原理简图
图 3 阿贝复合棱镜截面图
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 3 所示。它是摄谱仪中的关键元件。在摄谱仪中，棱镜的主要作用是用来 分光，即利用棱镜对不同波长的光有不同折射率的性质来分析光谱。折射率 n 与光的波长 λ 有关。当一束白光或其它非单色光入射棱镜时，由于折射率不同，不同波长（颜色）的光具
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
读谱和摄谱
中国科学技术大学理学院物理实验教学中心实验报告 学生姓名：李劲 学号：PB05013226 实验组号：901.实验题目： 摄谱和读谱2.目的要求: 了解棱镜摄谱的原理，学习用棱镜摄谱仪摄取光谱线。
学会对光谱的定性分析。
3.仪器用具：棱镜摄谱仪4.实验原理：1，棱镜摄谱仪。
光路图中，'S 为光源，0L 为透镜，使'S 发出的发散光变成会聚光均匀照亮狭缝。
S 为狭缝，以控制入射光宽度。
缝前有光阑，调节狭缝透光部分的高度。
1L 、2L 为透镜，1L 使发散光变为平行光，2L 使色散后的平行光成为会聚光。
2， 对光谱的定性分析。
铁谱作为已知光谱，氦谱作为未知光谱。
并列拍摄铁光谱与未知光谱，对照测量可以算出未知谱线波长。
如图，1λ、2λ为已知两条铁谱谱线，x λ为1λ2λ所夹的未知谱线的波长，1l 、2l 、x l 分别为1λ、2λ、x λ处读数，当1λ与2λ很近时，12λλ-与12l l -近似成线性关系，因此由插入法可得：aa x x =--121λλλλ，其中12l l a -=，1l l a x x -=，即aa x x )(121λλλλ-+=。
由此算出x λ的值。
实验中需使用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱与读谱。
棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；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。
本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，S 为光源， L 为透镜，使S 发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，S 1为狭缝，以控制入射光的宽度；L 1的焦距位于S 1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L 2和L 3会聚到照相底板F 。
本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱，并对所摄的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长.我们利用插值法，将λ2-λ1与l 2- l 1近似看成线性关系，则：aa xx =--λλλλ121 其中：λλλλ112-=-=xxaa 即：aa xx)(121λλλλ-+=可由此算出λx 的值。
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A
B 2
C 4
实验原理
棱镜摄谱仪是利用棱镜作为发光元件的摄谱仪器。棱镜的分光原理如图 1 所示。棱镜摄 谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫 外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；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.
实验难点：
1.仪器中影响光谱清晰度的诸多调节机构的量化控制； 2.对拍摄结果的误差分析. 简答题 1.实验中，入射狭缝的大小对光谱的拍摄没有影响。
A.是 B.不是
2.在计算波长 x 值时，没有线性假设条件是否可以进行计算？请给出原因。
思考题
1.实验中，CCD 靶面的横向宽度小于光谱成像面的横向宽度，如何拍摄连续成像谱？ 2.本实验中，能否将光谱成像面的横向宽度做到小于或等于 CCD 的靶面横向宽度？如果 能，怎么做？实际实验中未做，可能的原因是什么？ 3.三棱镜可以作为分光元件是依据什么原理？
基于彩色 CCD 的棱镜摄谱实验
光谱学是研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间相互作用.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.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.
预备知识
分辨本领，仪器分辨本领是指在用摄谱仪摄取波长为 附近的光谱时，刚刚能分辨出
两谱线的波长差。用 R 表示，R ，式中 d 为能够分辨的两谱线波长差。显然 d d
值越小，摄谱仪分辨光谱的能力越高。
置关系上，就可以计算出未知谱线。同时，我们在 CCD 的成像面的位置上，安装了平板玻 璃视窗转换机构，可以用 20 倍放大的广角目镜，观察全景的彩色分离光谱。
图 2 棱镜摄谱仪原理简图
图 3 阿贝复合棱镜截面图
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 3 所示。它是摄谱仪中的关键元件。在摄谱仪中，棱镜的主要作用是用来 分光，即利用棱镜对不同波长的光有不同折射率的性质来分析光谱。折射率 n 与光的波长 λ 有关。当一束白光或其它非单色光入射棱镜时，由于折射率不同，不同波长（颜色）的光具
参考书目：
1.《大学物理实验》第二册，谢行恕 康世秀 霍剑青主编，高等教育出版社 2.《中国大百科全书》I,II 中国大百科全书出版社 3.《光学教程》姚启钧高等教育出版社 4.《光谱仪器设计》吴国安 科学出版社
L2
Fபைடு நூலகம்
P
F2
F1 dl
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' 2
b
图 1 三棱镜分光原理 本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，如图 2 所示。S 为光源， L 为透 镜，使 S 发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，S1 为狭缝，以控制入射光的宽度；L1 的焦距 位于 S1，这样可以产生平行光，均匀的照射在阿贝棱镜的入射面上，这是摄谱仪的第一部 分。经透镜 L1 照射过来的平行光，通过阿贝棱镜中的两个 30 度三棱镜分光，并作 90 度转 向后出射，完成摄谱仪的第二部分。经过分光后的各种单色光，经过会聚透镜 L2，将各条 分离的单色谱线成像于彩色 CCD 的成像面上。通过彩色 CCD 连接的显示器，我们可以看 到各种分离的彩色谱线。利用 CCD 拍摄不同的光源谱线，记录成图片格式存储。结合现代 强大的计算机图片处理能力，对这些图片进行比对，用插值法，从已知谱线和未知谱线的位
以准确的将未知谱线计算出来。计算的方案是利用插值法，如图 4，将 2 1 与 d l2 l1
近似看成线性关系，则
1
2
d
dx
x
图 4 插值法计算波长原理
x 1 dx 2 1 d 实验内容
详见实验室操作板
x
1
(2
1 )
dx d
实验重点：
1.对三棱镜分光原理和分辨率的理解； 2.弄清其构造，认识其在物质分析等诸多领域的地位和作用.
有不同的偏向角，从而出射线方向不同。通常棱镜的折射率 n 是随波长 λ 的减小而增加的（正 常色散），所以可见光中紫光偏折最大，红光偏折最小。一般的棱镜摄谱仪都是利用这种分
光作用制成的。 本次实验中使用彩色 CCD 作为记录分析工具，代替了原来的费事耗时的黑白底片冲洗
方法；不仅如此，更为关键的是底片成像工艺已逐渐被 CCD 取代，现在只要少数行业在继 续使用。实验中，氦灯谱作为已知谱，氢灯谱和汞灯谱作为未知谱. 在实验条件都相同的情 况下，我们将三种光源谱分段拍摄下来，记录成图片格式。利用计算机处理图片的技术就可
棱镜的分辨本领 R b dn 式中的 b 是棱镜的底边长， dn 是棱镜材料的折射率随波长
d
d
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 104 的数量积.
折射率
n
随频率或波长变化，通常我们由柯西公式来表达 n