摄谱仪的使用及氦原子光谱
小型棱镜摄谱仪实验指导书
小型棱镜摄谱仪观测测原子光谱一、实验目的：1．学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本技术；2．通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴耳末公式的准确性，准确测定氢的里德伯常数。
3．观察钠光谱二、实验仪器：小型棱镜摄谱仪、电火花发生器、钠光灯 二、实验原理：氢原子光谱光谱线波长是由产生这种光谱的原子能级结构所决定的。
每一种元素都有自己特定的光谱，所以称它为原子的标识光谱。
光谱实验是研究探索原子内部电子的分布及运动情况的一个重要手段。
巴尔末,1825-1898)发现，在可见光区氢原子谱线可以由下面公式确定：）（221211nR H -=λ（4-1） 其中n 是大于2的整数，H R 是实验常数，称为里德伯(Rydberg)常数。
由上式确定的氢谱线为巴尔末线系，当n ＝3，4，5，6时，所得的谱线分别标记为αH 、βH 、γH 、σH 。
以这些经验公式为基础， (玻尔,1885-1962) 建立了氢原子的理论(玻尔模型)，并从而解释了气体放电时的发光过程。
根据玻尔理论：当原子从高能量的能级跃迁到低能量的能级时，以光子的形式释放能量。
氢原子n 能级上的能量为22048hn me E n ε=（n 是正整数），所以光子的波数())11()11(81122022022040nn R n n c h me E E hc H n -=-=-=ελ (4-2) 其中0n =1，2，3……， n = 0n +1，0n +2，0n +3……。
根据玻尔模型得到里德伯常数的理论值为ch me R H 32048ε= （4-3）代入各常数值计算，R H ＝ 373 153 4×107m －1。
该值与实验值十分接近。
实验装置及操作要点：本实验选用小型棱镜摄谱仪，通过照相法测定光谱线的波长。
如果不用照相机拍片，而是在输出端用测微目镜读数，则此装置称为“读谱仪”。
小型棱镜摄谱仪的光路见图4-2。
摄谱仪的内部各光学元件的调整步骤大致如下：将摄谱仪及附件按图4-2a 布置，S 为待测光源。
棱镜摄谱和光谱分析
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：1λ，2λ为已知的两条铁谱谱线。
x λ为1λ，2λ所夹的未知谱线的波长。
1l ，2l ，x l 分别为1λ，2λ，x λ处的读数。
当1λ与2λ很近时，l αλ∆=∆ 成立（α为棱镜的色散率） 因此可以用插入法得121x xa aλλλλ-=- 其中21a l l =-，1x x a l l =-即 121()x x a a λλλλ=+-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x l ，1l ，2l 。
如图：依据实验原理，有112x x a aλλλλ-=- ，则112()x x aa λλλλ=+-，其中21al l =- 1x x a l l =-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。
棱镜摄谱仪实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除棱镜摄谱仪实验报告篇一：棱镜摄谱和光谱分析棱镜的摄谱和光谱分析第90组姓名:龚俊辉学号:pb05013225实验目的:学会使用棱镜摄谱仪并能用它摄取光谱线,对所摄取的光谱进行光谱分析.实验器材:棱镜摄谱仪,氦放电管,电弧发生器等.实验原理:(1)棱镜摄谱仪:棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分,其原理如图: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，s1为狭缝，以控制入射光的宽度,缝前有光阑,以调节狭缝透光部分的高度.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.本实验中所用的氦放电管是获得氦原子光谱的元件,管内充有一定气压的氦气,两端有金属电极,两端加高电压时,管中的游离电子受到电场的加速作用飞向阳极的过程中,与管中的原子相撞使之处于激发态,当这些处于高能量的氦原子跃迁回到低能态时,辐射出光子.(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.?1和?2为已知的两条铁谱谱线,?x为未知谱线的波长,l1,l2和lx分别为?1,?2和?x处的读数,当?1和?2很靠近时,?2??1与l2?l1近拟成线性关系,因此我们由插入法可得:?x??1?2??1即:?lx?l1l2?l1?x??1?(?2??1)lx?l1l2?l1由此便算出?x的值.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)使用摄谱仪摄谱:粗调电弧,透镜,狭缝共轴.将透镜靠近狭缝,使透镜中心与光阑中孔等高,再将透镜移近电极架,调节两棒间隙与透镜心等高.细调电弧,透镜,狭缝共轴,透镜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.在底片匣上装上毛玻璃,手执目镜帖在毛玻璃上进行观察,观察用光阑三个不同的孔时,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,甚至有时看不到光谱,则是不共轴所至致,需按前面重新进行细调工作.调节L0和?等值,使F上成的像清晰.实验中所用到的实验数据为:调好铁弧光源,关上电弧开关,在不改变铁棒间隙的情况下,将铁弧电源接线接到光谱管上,把氦光谱管放到透镜和狭缝之间,点亮氦光谱管,轻移光谱管,使观察到的氦光谱清晰.用已在暗箱中装好的底片的底片盒换下毛玻璃,先关闭摄谱仪前的小遮板再打开底片匣上的大遮板,再次检查光路无误后再用光阑的中孔对氦进行拍摄,曝光时打开小遮板,曝光后关闭小遮板.把氦光源换回成铁弧光源,用光阑的上,下孔各拍摄一次,曝光仍用小遮板控制.关上大遮板,关上电源,取下底片匣到暗室中冲冼底片,对底片进行观察分析.(2)对光谱片进行定性分析:把底片放在投影仪工作台上可以看到放大20倍的谱图.在底片上,中,下三部的中间部分确定待测谱线,该谱线细锐清楚,同时紧邻左右的两条谱线要尽可能的靠近而且清楚.再用读数显微镜确定待测氦谱及相邻的左右的两条铁谱?1和?2的位置,在谱板上找到对应的波长的数值.实验中测得的数据为:第一组:20.301?20.308?20.309321.267?21.258?21.254320.681?20.672?20.6753l1??20.306mml2??21.260mmlx??20.676mm再由铁谱谱线找到与之对应的谱线的波的波长为:篇二：棱镜摄谱仪近代物理实验题目：棱镜摄谱仪的使用和光谱分析学院：xx学院专业：物理学学生姓名：啪啪啪学号：啪啪啪啪啪完成时间：201x 年x月18日棱镜摄谱仪的使用和光谱分析啪啪啪（）摘要：使用棱镜摄谱仪测定了汞灯与氢氘灯的光谱，并以汞灯光谱各谱线位置与其波长的关系进行拟合，计算了氢氘灯光谱各谱线的波长。
元素光谱分析仪设备操作说明书
设备名称元素光谱分析仪设备功能元素分析文件编号设备型号XLT794 厂商思创版本一﹑功能键说明核准审核制作日期设备名称元素光谱分析仪设备功能元素分析文件编号设备型号XLT794 厂商思创版本二﹑操作说明1﹑主机XLT794单机操作1.1按“开关/退出”键﹐直到主机有响声时﹐松手﹐仪器自动"开机"自检并热机(如图1)并提示您登录(如图2)﹐用手触摸"Presstolugon"处设备提示输入密码(如图3所示)﹐按"1﹑2﹑3﹑4",4个数字按E键。
如图1 如图2 如图31.2﹑当密码验证通过后﹐将进入至菜单如下图﹕1.3﹑按下"Test"键﹐进入到测试模式﹐按"Data Entry"图标进入到待测物设置画面﹕A﹑SAMPLE KB﹑输入产品名称B﹑LOCATION KB﹑输入检测地址C﹑INSPEGTOR KB﹑输入检测员号码。
D﹑MISC KB﹑输入被测物的制造商。
E﹑NOTE KB﹑备注。
按"RETN"键返回到测试模式或按"RETURN"图标到主菜单。
1.4﹑按下"mode"键﹐进入模式菜单﹐选择“bulk/sample/mode”菜单﹐选择"PLAS/ANALYSIS/mode"菜单﹐此时按下扳机检测时扳机要一直按住直到出现你所想的准备为止﹐如附如﹕核准审核制作日期A﹑Test﹕测试菜单﹐进入测试菜单﹐即可按下扳机开始检测。
B﹑Mode﹕模式菜单﹐进入模式菜单﹐可以选择检测的模式。
C﹑Utilities﹕工具菜单﹐进入工具菜单﹐可以进行校正﹐设定时间﹐改变下载速率等。
D﹑Common/Setup﹕一般设定菜单﹐进入一般设定菜单﹐可以进行开启/关闭背光等操作。
F﹑Return﹕回车键﹐回到上级菜单。
设备名称元素光谱分析仪设备功能元素分析文件编号设备型号XLT794 厂商思创版本当检测时屏幕将如下﹕1.5﹑工具(Utilities)子菜单﹐当在主菜单中选择了utilities将出现以下菜单。
原子吸取光谱仪方法原理 光谱仪操作规程
原子吸取光谱仪方法原理光谱仪操作规程原子吸取光谱仪是一款在工业生产中应用广泛的分析检测仪器，由于原子吸取光谱的性质，一般可以测定多种元素，并且能够对规定范围的微量物质进行检测。
同时，原子吸取光谱仪的氢化物发生器可以对汞、砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗等挥发性元素进行测定，功能特别强大。
市面上常见的原子吸取光谱仪一般是由光源、原子化系统、分光系统和检测系统构成。
由于原子吸取光谱性能强大，目前在很多行业领域都有侧紧要应用。
以下依据网上资料，对常见原子吸取光谱的工作方法与原理进行简述：在了解原子吸取光谱仪实在工作原理之前，先对原子吸取进行实在概念简述，原子吸取是指气体状原子吸取同种原子放射的特征性光谱的现象。
当辐射照射到原子蒸汽时，与辐射波长相应的能量与原子从基态迁移到激发状态所需的能量相等时，会发生原子对辐射的吸取，产生吸取光谱。
基态的原子吸取能量，外层的电子迁移，从低能状态迁移到激发态。
原子吸取光谱是依据定律确定样品中化合物的含量。
众所周知，样品元素的吸取光谱和摩尔吸光度，以及各元素优先吸取特定波长的光。
各元素消耗从基态转化为激发态的能量。
在测定过程中，基态原子吸取特征辐射，基态原子对特征辐射的吸取程度，通过测定测定元素的含量。
由于资料有限，因而上述内容并不全面，实在原子吸取光谱的使用方法，应依据实际使用说明书上内容进行确定。
原子吸取光谱仪故障分析仪器故障产生的原因和显现的现象是错综多而杂的。
必需当心察看故障现象，认真检测和细致的分析比较，才能找到故障的所在。
下面介绍几种常见故障的排出方法1、原子吸取光谱仪故障分析光源系统故障A、空心阴极灯点不亮故障原因：灯电源出问题或未接通；灯头与灯座接触不良；灯头接线断路；灯漏气。
查处方法：分别检查电源、连线和插接件；若不是电路问题，再进行换灯检查。
B、灯阴极辉光颜色异常故障原因：灯内惰性气体不纯。
查处方法：在工作电流或大电流（80Ma,150mA）下反向通电处理。
摄谱仪原理
摄谱仪原理
摄谱仪原理是一种通过测量物质吸收或发射特定波长的电磁辐射来分析物质成分和结构的分析技术。
其原理基于物质在特定波长光照射下，吸收或发射电磁辐射的特性。
摄谱仪包含一个光源、一个样品室、一个光学系统和一个检测器。
摄谱仪工作的步骤如下：
1. 光源：摄谱仪使用具有特定波长的光源，常用的光源有氙灯、钨灯等。
光源会产生一束特定波长的光束。
2. 样品室：样品室是放置待测样品的地方，样品可以是气体、液体或固体。
样品中的分子和原子会对特定波长的光束进行吸收或发射。
3. 光学系统：光学系统用来对光进行分散和聚焦，以使样品中不同波长的辐射能够被分开和检测到。
4. 检测器：检测器用来测量经过样品后光的强度变化。
可以根据样品对特定波长的吸收或发射情况，来推断样品的成分和结构。
在摄谱仪中，常用的摄谱技术有紫外可见光谱、红外光谱和质谱等。
摄谱仪广泛应用于化学、生物、环境等领域中的物质分析和结构解析。
实验二十八 小型棱镜摄谱仪的使用
实验二十八 小型棱镜摄谱仪的使用实验内容1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。
2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。
教学要求1．进一步认识原子辐射的微观机理，学习借助分析原子光谱的规律性研究微观世界的方法。
2．学习物理量的比较测量方法。
实验器材小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。
任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为λ，由能级间的能量差E ∆决定：Ehc ∆=λ 式中，h 为普朗克常数，c 为光速。
E ∆不同，λ也不同。
同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。
不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。
通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。
通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。
发射光谱分析常用摄谱仪进行。
小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。
实验原理1．氢原子光谱的规律1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式：)4(220-=n n n λλ （28-1） 式中，n=3，4，5 ，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。
用波数（λν1~=）表示的巴尔末公式为：)121(1~22n R H n n -==λν n=3，4，5 （28-2） 式（28-2）中，H R 称为氢原子光谱的里德堡常数。
用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（28-2）算出里德堡常数H R ，若与公认值H R =1.0967761710--⨯m 相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。
2．谱线波长的测量先用一组已知波长s λ的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数S TT 后，以S TT 为横坐标，s λ为纵坐标，作S TT ~s λ定标曲线。
小型棱镜摄谱仪拍摄氢原子光谱及其可见光谱波长的计算
小型棱镜摄谱仪拍摄氢原子光谱及其可见光谱波长的计算化学与化工学院2006级 20061101025 高砚秀一、实验目的1.掌握小型棱镜摄谱仪的使用方法2.利用小型棱镜摄谱仪拍摄氢原子光谱并分析其光谱特点3.根据拍摄的铁及氢光谱计算出氢可见光谱（巴耳末线系）波长二、实验原理1.氢原子光谱光谱线波长是由产生这种光谱的原子能级结构所决定的，每一种元素都有自己特定的光谱，即原子的标识光谱。
J.J.Balmer(巴尔末,1825-1898)发现，在可见光区，氢原子谱线可以由下面公式确定：）（221211nR H -=λ式中，n 是大于2的整数，H R 是实验常数，称为里德伯(Rydberg)常数。
由上式确定的氢谱线为巴尔末线系，当n ＝3，4，5，6时，所得的谱线分别标记为αH 、βH 、γH 、σH 。
根据玻尔理论，当原子从高能级跃迁到低能级时，以光子的形式释放能量。
氢原子n 能级上的能量为22048hn me E n ε=（n 是正整数），所以光子的波数())11()11(81122022022040nn R n n c h me E E hc H n -=-=-=ελ 式中，0n =1，2，3……，n = 0n +1，0n +2，0n +3……。
根据玻尔模型得到里德伯常数的理论值为ch me R H 32048ε= 代入各常数值计算，R H ＝1.097 373 153 4×107m －12.横偏向棱镜三棱镜的光谱实验一般在最小偏向角附近进行。
由于不同波长的光和不同材料棱镜折射的最小偏向角不同，测量时要先寻找各种波长的光的最小偏向角，为此本实验所用的摄谱仪中采用的是恒偏向角棱镜，其结构如图示。
A ’BD ’是三棱镜，光线以i 角入射，在三棱镜中作一正方形AC ’EC,同时形成了一个包含在原三棱镜内的四边形AC ’D ’E 。
以AE 为对称轴，得到与AC ’D ’E 对称的四边形ACDE 。
摄谱仪、映谱仪及黑度计的使用方法.
附录1 WP1型平面光栅摄谱仪结构及使用方法一、仪器结构1. 照明系统其作用是使光源发出的光较多地进入狭缝，使狭缝的各点照度均匀。
还要使入射光束充满准直镜。
通常采用三透镜照明系统，见图14-1。
光源A被第一聚光镜LC1成一放大像A¹于靠近第二聚光镜LC2前面的中间光栏D（即遮光板）上，再由狭缝前第三透镜LC3成一放大像A¹¹于准直经上，由于光源在光拦上成一放大像，所以利用中间光拦对光或截取光源的某一部分是很方便的，并可以遮挡灼热电极头投影。
由于光源第二次成像于准直镜上，所以可以在狭缝上得到均匀照明。
LC2可以消除狭缝前的渐晕现象。
第三透镜可以消除仪器内的渐晕现象。
图14-1 三透镜照明系统光路示意图A、A¹、A¹¹-分别为光源及其一次像及二次像；LC1、LC2、LC3-第一、二、三聚光镜；D-中间光栏；S-摄谱仪狭缝；L1-摄谱仪准直镜2. 狭缝谱线是狭缝的单色像，为了得到轮廓清楚，强度均匀的谱线，狭缝是重要的。
狭缝采用对称开启式，由两片不锈钢颚片组成，其边缘呈锐利的刀刃。
狭缝宽度用手轮调节。
在0~0.3mm内变化，读数精度可达0.002mm。
为了防止碰伤刀刃，狭缝调节不允许使其小于零。
狭缝封闭在壳体内，防止灰尘进入。
狭缝上若有灰尘，光谱底片上会出现白道，此时可开大狭缝，用削锐的柳条棒或火柴棒沿一个方向擦拭，以清楚缝口的污物。
不摄谱时，盖好狭缝盖，避免灰尘沾污。
3. 哈特曼光拦哈特曼光拦位于第三透镜和狭缝之间，用于控制狭缝，使在光谱板上得到不同高度、不同位置的光谱。
图14-2为光栅摄谱仪上的哈特曼光拦盒的正面图。
哈特曼光拦刻制在圆形薄板上，与阶梯减光器、照明系统的第三透镜一起密封在狭缝前的圆盒内。
图14-2 哈特曼光拦盒圆片A-拍摄并列光谱的光栏；B-拍摄比较光谱的光栏；C-拍摄不同高度光谱的光栏拍摄并列光谱的光栏（A部）有对应于狭缝不同位置的1mm高的9个孔。
光谱仪操作使用介绍ppt课件
光是一種電磁輻射，從波長極短的宇宙射線至波長 很長的無線電構成一個連續光譜。
部分電磁輻射範圍
遠紫外
100~200 nm
近紫外
200~400 nm
可見光
400~800 nm
近紅外
800~2500 nm
遠紅外
2500~3500 nm
紫外光譜由分子外層電子在不同能級間
躍遷產生。 编辑版pppt
2
朗伯—比爾定律(Lambert-beer)
编辑版pppt
15
编辑版pppt
16
含有共軛體系的分子 A.共軛體系的形成使吸收移向長波方向
右圖顯示了從乙烯變 成共軛丁二烯時的電子能 級的變化。原烯基的兩個 能級各自分裂為兩個新的 能級，在原有π→π*躍遷 的長波方向出現新的吸收。
一般把共軛體系的吸收帶稱為K帶(源於 德文konjugierte)。K帶對近紫外吸收是重要 的，因其出現在近紫外範圍，且摩爾吸收係 數也高，一般ε＞10000。
编辑版pppt
39
解析紫外譜圖方法及有關注意事項
a.紫外光譜也是吸收光譜，解析譜圖時，應同時顧及吸收帶的 位置、強度和峰的形狀三個方面：從吸收帶位置可估計產生 該吸收的共軛體系的大小；吸收強度有助於K帶、B帶和R帶 的識別；從吸收帶形狀可幫助判斷產生紫外吸收的基團。如 某些芳環衍生物，在峰形上顯示一定程度的精細結構。
编辑版pppt
40
b.立體位阻的作用常 使一些共軛體系的吸 收帶發生明顯的藍移。 這是由於共軛體系的 共平面性受到破壞所 致。
编辑版pppt
41
C.介質的影響
在進行紫外測定時，介質常有較重要的影響。總的說來，相 對於該化合物蒸汽的紫外吸收，低極性溶劑的溶液其紫外吸 收變化小，高極性溶劑的溶液其紫外吸收變化大，且精細結 構消失。因此一般應儘量採用低極性溶劑。
小型棱镜摄谱仪的使用
小型棱镜摄谱仪的使用任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为，由能级间的能量差决定：式中，为普朗克常数，c为光速。
不同，也不同。
同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。
不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。
通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。
通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。
发射光谱分析常用摄谱仪进行。
小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。
【实验目的】：1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。
2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。
3．学习物理量的比较测量方法。
【实验仪器】：小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。
【实验原理】：1．氢原子光谱的规律1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式：（1）式中，n=3，4，5，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。
用波数（）表示的巴尔末公式为：n=3，4，5（2）式（2）中，称为氢原子光谱的里德堡常数。
用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（2）算出里德堡常数，若与公认值=1.096776相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。
2．谱线波长的测量先用一组已知波长的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数后，以为横坐标，为纵坐标，作~定标曲线。
对于待测光谱波长的光源只要记下它各条谱线所对应的螺旋尺上读数，对照定标校正曲线就可确定各谱线的波长。
本实验利用汞灯为摄谱仪进行定标校正。
然后测出氢原子光谱巴尔末线系各谱线的波长，再根据式（2）算出。
【原子吸取光谱】原子吸取光谱三个常见问题
【原子吸取光谱】原子吸取光谱三个常见问题1.原子吸取光谱试验条件的选择原子吸取光谱法又称分光光谱法，这种方法基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸取，及特征谱线因此显现的特征性和谱线被减弱程度对待测元素进行分析。
具有精准度高、选择性好、分析速度快、应用范围广等优点。
但在实际试验过程中，影响测量条件的可变因素多，想要仪器有更好的检测效果，在试验条件选择上很紧要。
1.吸取波长（分析线）的选择一般选用共振吸取线为分析线，测量高含量元素时，可选用灵敏度较低的非共振线为分析线。
如测Zn时常选用灵敏线213.9nm波长，但当Zn的含量高时，为保证工作曲线的线性范围，可改用次灵敏线307.5nm波上进行测量。
As，Se等共振吸取线位于200nm以下的远紫外区，火焰组分对其明显吸取，故用火焰原子吸取法测定这些元素时，不宜选用共振吸取线为分析线。
测Hg时由于共振线184.9nm会被空气猛烈吸取，只能改用此灵敏线253.7nm测定。
2.狭缝宽度的选择狭缝宽度影响光谱通带宽度与检测器接受的能量。
调整不同的狭缝宽度，测定吸光度随狭缝宽度而变化，当有其它谱线或非吸取光进入光谱通带时，吸光度将立刻削减。
应选取得不引起吸光度削减的狭缝宽度。
对于谱线简单的元素，如碱金属、碱土金属可接受较宽的狭缝以削减灯电流和光电倍增管高压来提高信噪比，加添稳定性。
对谱线多而杂的元素如铁、钴、镍等，需选择较小的狭缝，防止非吸取线进入检测器，来提高灵敏度，改善标准曲线的线性关系。
3.燃烧器的高度及与光轴的角度锐线光源的光束通过火焰的不同部位时对测定的灵敏度和稳定性有确定影响，为保证测定的灵敏度高应使光源发出的锐线光通过火焰中基态原子密度峰值的“中心薄层区”。
这个区的火焰比较稳定，干扰也少，约位于燃烧器狭缝口上方20mm—30mm相近。
通过试验来选择适当的燃烧器高度，方法是用一固定浓度的溶液喷雾，再缓缓上下移动燃烧器直到吸光度达峰值，此时的位置即为合适的燃烧器高度。
原子发射光谱法及其应用
原子发射光谱法及其应用摘要：本文介绍了原子发射光谱法的原理、特点及分析仪器。
并对原子发射光谱法尤其是电感耦合等离子体原子发射光谱法在环境、冶炼、矿产开发、材料等领域的应用做了介绍。
关键词：原子发射、光谱法、应用1.原子发射光谱法概述1.1原子发射光谱法简介原子发射光谱法（AES，atomic emission spectrometry），是依据各种元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射，而进行元素的定性与定量分析的方法，是光谱学各个分支中最为古老的一种。
原子发射光谱法的研究对象是被分析物质所发出的线光谱，利用待测物质的原子或离子所发射的特征光谱线的波长和强度来确定物质的元素种类及其含量。
原子发射光谱分析过程分为三步，即激发、发光和检测。
第一步是利用激发光源使试样蒸发，解离成原子，或进一步解离成离子，最后使原子或离子得到激发，发射辐射；第二步是利用光谱仪把光源发射的光按波长展开，获得光谱；第三步是利用检测系统记录光谱，测量谱线波长、强度，根据谱线波长进行定性分析，根据谱线强度进行定量分析。
1.2原子发射光谱法发展概况原子发射光谱法是光学分析法中产生和发展最早的一种。
早在1860年，德国学者霍夫（Kirchhoff）和本生（Bunsen）把分光镜应用于化学分析，发现了光谱与物质组成之间的关系，确认和证实各种物质都具有其特征光谱，从而奠定了光谱定性分析的基础。
随着光谱仪器和光谱理论的发展，发射光谱分析进入了新的阶段。
火焰、火花和弧光光源稳定性的提高，给定量分析的发展开辟了道路。
20世纪20年代，W.Gerlach提出了内标原理，奠定了定量分析的基础；30年代，棱镜光谱仪形成了系列，促进了定量分析的发展，形成了定量分析的经验公式；40年代，棱镜光谱仪飞速发展，使发射光谱分析得到了广泛的应用；50年代，光栅光谱仪基本上形成系列；60年代，电感耦合等离子体（ICP）光源的引入，大大推动了发射光谱分析的发展。
摄谱法原子发射光谱法
摄谱法原子发射光谱法
摄谱法（Spectroscopy）是一种通过测量物质与辐射相互作用的方法，用来研究物质的性
质和组成。
在分析化学中，摄谱法被广泛应用于定性和定量分析，以及材料表征等领域。
原子发射光谱法（Atomic Emission Spectroscopy）是摄谱法的一种形式，专门用于分析元素的
方法。
原子发射光谱法基于原子在能级跃迁过程中发射光线的特性，通过测量元素在特定波长的光线强度来确定元素的存在与含量。
原子发射光谱法的基本原理是，样品中的元素经过适当的预处理和激发，使得元素原子处于激发态，然后通过热激发、电激发或激光激发等方式将激发态原子转化为基态，在转化过程中会发射出特定的光线。
这些发射光线经过光谱仪的分析，可以得到元素在特定波长处的发射强度。
原子发射光谱法有多种技术衍生，如火焰原子发射光谱法（Flame Atomic Emission Spectroscopy, FAAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES）等。
这些技术在不同的样品类型和分析需求下具有各自的优
缺点，可以根据具体情况选择合适的方法。
总的来说，原子发射光谱法是一种常用且广泛应用的分析方法，能够提供元素的定性与定量信息，对于科学研究和工业生产具有重要意义。
原子光谱仪器操作入门
原子光谱仪器操作入门1、开机打开氩气使其输出压力在0.35-0.4MPa，打开冷却循环水系统开关，打开计算机和仪器主机电源。
2、联机点击计算机桌面上的AAWinlabAnalyst快捷图标，进行联机，此时光谱仪对光栅、马达等进行自检，直到屏幕上出现每日提示，点击(关闭)。
3、打开工作界面在工作站窗口中点击(工作区)，选择自动→打开，便会弹出以前保存的工作界面。
4、新建方法点(建方法→新建方法)，元素选择铅(Pb)，选推荐值后点(确定)。
在光谱仪页定义元素窗口，波长选283.3，类型选择吸收-背景，测量选峰高，在设置栏重复次数设1。
在取样器页石墨炉程序窗口，第3步灰化温度改为500，保留时间改成10、20、20、3、3s，读数步骤设4。
在自动取样器页，试样体积设20uL，在稀释液位置填141，在校准页方程式和单位窗口中，方程式选线性-计算截距，浓度单位设微克/升;在标样浓度窗口，在自动取样器校准空白和试剂空白中都填141，校准1、2、、3、4都填142(对应位置样品杯清洗后放入溶液)，在浓度栏分别输入标准溶液的浓度5.0、10.0、25.0、50.0(浓度为零的除外)。
点计算标样体积，在储备标样下方1号前的方框中打钩，位置选142，浓度输50.0ug/L。
方法编辑完成后，关闭该窗口，通过文件→另存为→方法，输入文件名(如班级名字或食品中铅的测定)后点确定。
5、分析数据保存设置点击(试样信息)，输入自动取样器的位置1，关闭后通过文件→另存为→试样信息文件，输入文件名(如铅的测定)后点确定。
在自动分析控制窗口中，在设置页，点方法栏调出刚建的方法，在试样信息文件中点(打开)，调入刚建的试样文件信息后点(打开)。
在结果数据名称中点(打开)，输入数据组名称(如班级名字或铅的测定)后点(确定)。
6、点灯点击(灯设置)，在设置栏下单击待测元素的灯，仪器将自动点灯并校准光路。
待灯设置已完成后关闭该窗口。
7、测定将空白溶液(水)、50.0ug/L的主标准溶液和样品溶液倒入经清洗并润洗后的样品杯中，将样品杯放在方法和样品信息中设定的自动进样器位置上。
棱镜摄谱和光谱分析
棱镜的摄谱和光谱分析第90组姓名:龚俊辉学号:PB05013225实验目的:学会使用棱镜摄谱仪并能用它摄取光谱线,对所摄取的光谱进行光谱分析.实验器材:棱镜摄谱仪,氦放电管,电弧发生器等.实验原理:(1)棱镜摄谱仪:棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分,其原理如图: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，S1为狭缝，以控制入射光的宽度,缝前有光阑,以调节狭缝透光部分的高度.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.本实验中所用的氦放电管是获得氦原子光谱的元件,管内充有一定气压的氦气,两端有金属电极,两端加高电压时,管中的游离电子受到电场的加速作用飞向阳极的过程中,与管中的原子相撞使之处于激发态,当这些处于高能量的氦原子跃迁回到低能态时,辐射出光子.(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.21λλ和为已知的两条铁谱谱线,X λ为未知谱线的波长,X l l l 和21,分别为X λλλ和21,处的读数,当21λλ和很靠近时,1212l l --与λλ近拟成线性关系,因此我们由插入法可得:121121l l l l X X --=--λλλλ即:121121)(l l l l X X ---+=λλλλ由此便算出X λ的值.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)使用摄谱仪摄谱:粗调电弧,透镜,狭缝共轴.将透镜靠近狭缝,使透镜中心与光阑中孔等高,再将透镜移近电极架,调节两棒间隙与透镜心等高.细调电弧,透镜,狭缝共轴,透镜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.在底片匣上装上毛玻璃,手执目镜帖在毛玻璃上进行观察,观察用光阑三个不同的孔时,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,甚至有时看不到光谱,则是不共轴所至致,需按前面重新进行细调工作.调节0L和θ等值,使F上成的像清晰.实验中所用到的实验数据为:调好铁弧光源,关上电弧开关,在不改变铁棒间隙的情况下,将铁弧电源接线接到光谱管上,把氦光谱管放到透镜和狭缝之间,点亮氦光谱管,轻移光谱管,使观察到的氦光谱清晰.用已在暗箱中装好的底片的底片盒换下毛玻璃,先关闭摄谱仪前的小遮板再打开底片匣上的大遮板,再次检查光路无误后再用光阑的中孔对氦进行拍摄,曝光时打开小遮板,曝光后关闭小遮板.把氦光源换回成铁弧光源,用光阑的上,下孔各拍摄一次,曝光仍用小遮板控制.关上大遮板,关上电源,取下底片匣到暗室中冲冼底片,对底片进行观察分析.(2)对光谱片进行定性分析:把底片放在投影仪工作台上可以看到放大20倍的谱图.在底片上,中,下三部的中间部分确定待测谱线,该谱线细锐清楚,同时紧邻左右的两条谱线要尽可能的靠近而且清楚.再用读数显微镜确定待测氦谱及相邻的左右的两条铁谱21λλ和的位置,在谱板上找到对应的波长的数值. 实验中测得的数据为: 第一组:mm l 306.203309.20308.20301.201=++=mm l 260.213254.21258.21267.212=++=mm l X 676.203675.20672.20681.20=++=再由铁谱谱线找到与之对应的谱线的波的波长为:nm349.38941=λnm021.38782=λ由公式:121121)(l l l l X X ---+=λλλλ得:nmx 016.3888306.20260.21306.20676.20)349.3894021.3878(349.3894=---+=λ按公式:∑=--=ni in x x12)1/()(σ nu A σ=及22)/()(C u t UA p 仪∆+=(p t 为t=1..32因子,C=3) 可算得为:再由公式121121)(l l l l X X ---+=λλλλ得出X λ的合成不确定度公式为:2121122122211)11()()()(l X l X lX x Ul l l l l l U l l U U ---+-+--=λλ代入数据可算得:nm U 15.0=所以测得的波长为:nm X )153.0016.3888(±=λ 第二组:mm l 006.13002.1009.1007.11=++=mm l 850.23848.2853.2850.22=++=mm l X 350.23352.2351.2348.2=++=再由铁谱谱线找到与之对应的谱线的波的波长为:nm547.43831=λnm430.43262=λ由公式:121121)(l l l l X X ---+=λλλλ得:nmx 917.4341006.1850.2006.1350.2)547.4383430.4326(547.4383=---+=λ按公式:∑=--=ni in x x12)1/()(σ nu A σ=及22)/()(C u t U A p 仪∆+=(p t 为t=1.32因子,C=3) 可算得为:再由公式121121)(l l l l X X ---+=λλλλ得出X λ的合成不确定度公式为:2121122122211)11()()()(l X l X lX x U l l l l l l U l l U U ---+-+--=λλ代入数据可算得:14.0=U所以测得的波长为:nm X )148.0917.4341(±=λ 思考题:(1)答:因为实验中在拍摄氦谱的时候,要调节氦放电管的位置,待调好后,用目镜看到比较清楚的谱时再拍摄才能达到比较好的效果,这样就说明调节好氦放电管后,就不能再动它了.如果先拍摄铁谱,则在拍摄铁谱时,要将氦放电管移开.拍完铁谱后,再拍氦谱时,底片不能再动了,这时,就无法调氦放电管了,这样就可能拍不到氦谱.所以要先拍氦谱,再拍铁谱.(2)答:底片匣子可以通过调节θ角来调节,这样做的目的是通过调节底片匣的角度使从棱镜射过来的光线垂直地射到底片上,这样形成的图象比较清晰.(3)答:此次实验中,本实验台共拍摄到两个底片,其中一个底片的图象比较理想,两条铁谱和中间的氦都很清晰,由于在实验中没有移动底片匣子,三谱线对的也比较齐.但在另外的一个底上却没有拍摄谱线,既没有铁谱,也没有氦谱,实验是在第一个实验成功的基础上做的,控制光线的进入的是平行光管前的挡片,实验中也严格控制其开关,但没有拍到想要的东西,这可能是在装第一个底片时,不小心使底片已经见光所至的实验失败.。
棱镜摄谱仪的使用和光谱分析实验数据处理
棱镜摄谱仪的使用和光谱分析
数据处理
1、实验测得汞灯不同颜色谱线位置如下所示：
表1汞灯不同颜色谱线位置
颜色谱线位置
深紫
淡紫
紫
兰绿
绿
黄
1
47.295
46.885
36.641
28.945
15.954
12.342
2
46.759
46.207
36.741
29.189
15.139
12.633
3
46.891
45.245
36.233
28.552
15.508
11.918
平均值(mm)
46.982
46.112
36.538
29.067
15.534
12.298
理论波长(nm)
404.66
407.78
435.84
491据汞灯实验所得数据的平均值与理论波长作图如下所示：
3、对汞灯波长—谱线位置关系曲线拟合
拟合
661.088
487.369
437.790
指数
拟合
606.469
501.855
444.645
多项式
拟合
608.985
499.049
441.434
实验波长(nm)
选择对数拟合结果
661.088
487.369
437.790
理论波长(nm)
671.620
491.600
435.840
误差值(nm)
10.532
4.231
1.950
（1）指数拟合公式
y = 647.24e-0.01x
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。
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。
一般的棱镜摄谱仪都是利用这种分光作用制成的。
4图 比较光谱与待测光谱关系图摄谱仪的光学系统如图3所示，自光源S 发出的光，调节狭缝以获得一束宽度、光强适当的光，此光经准直透镜后成平行光射到棱镜上，再经棱镜折射色散，由成像系统成像于接收系统上。
用小型棱镜摄谱仪测定光波波长(完整)
用小型棱镜摄谱仪测定光波波长我们知道物质的原子和分子都能够辐射和吸收自己的特征光谱。
分析物质的辐射或吸收光谱，就可以了解物质的组成和各成分的含量。
由于光谱分析具有较高的灵敏度，特别是对低含量元素的分析准确度较高，分析速度快。
因此，它在科学实验和研究中有着重要应用。
【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】玻璃棱镜摄谱仪，汞灯，氦—氖激光器，氦—氖辉光器，读数显微镜，暗室设备等。
【实验原理】1，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。
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）光谱接收部分光谱接收部分实际上就是一个照相装置。
它包括透镜L2和放置在L2像方焦平面上的照相底板F，透镜L2将棱镜分解开的各种不同波长的单色平行光聚焦在F的不同位置上，如图5—14—1所示。
由于透镜对不同波长光的焦距不同，当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上，所以，必须适当地调整照相底板F的位置，方可清晰的记录各种波长的谱线。
分别是波长为和的光所成的狭缝的像，叫做光谱线。
各条光谱线在底板上按波长依次排列就形成了被摄光源的光谱图。
若光源辐射的波长等为分立值，则摄得的光谱线也是分立的，叫做线光谱；若光源辐射的波长为连续值，则摄得的是连续光谱。
本实验用的小型玻璃棱镜摄谱仪，可用来拍摄可见光区域的光谱。
其结构与图16—1所示的基本相同，但由于采用恒偏棱镜代替三棱镜P，因此，它的照相装置中光学系统的光轴与准直管的光轴垂直如图5—14—2所示。
２．摄谱仪的性能（１）色散色散代表仪器的分光能力，是衡量复色光经仪器色散后各单色光分散的程度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
一般的棱镜摄谱仪
都是利用这种分光作用制成的。
图 1 棱镜色散波长λ与偏向角的关系图
图2 阿贝复合棱镜图
4图 比较光谱与待测光谱关系图
摄谱仪的光学系统如图3所示，自光源S 发出的光，调节狭缝以获得一束宽度、光强适当的光，此光经准直透镜后成平行光射到棱镜上，再经棱镜折射色散，由成像系统成像于接收系统上。
3．用线形内插入法求待测波长
这是一种近似的测量波长的方法。
一般情况下，棱镜是非线性色散元件，但是在一个较小的波长范围内，可以认为色散是均匀的，即认为CCD 上接收的谱线的位置和波长有线性关系，如波长为x λ的待测谱线位于已知波长1λ和2λ谱线之间。
如图4所示，它们的相对位置可以由CCD 采集软件上读出，如用d 和x 分别表示谱线1λ和2λ的间距及1λ和x λ的间距，那么待测线波长为：121()x x
d
λλλλ=+
-。
下面分别介绍摄谱仪的几个主要元部件。
（1）可调狭缝
可调狭缝是光谱仪中最精密、最重要的机械部分，它用来限制入射光束，构成光谱的实际光源，直接决定谱线的质量。
狭缝是由一对能对称分合的刀口片组成，其分合动作由手轮控制。
手轮是保持狭缝精密的重要部分，因此转动手轮时一定要用力均匀、轻柔，狭缝盖内装有能左右拉动的哈特曼栏板。
（2）准直系统
光源S 发出的光，经可调狭缝后，经过透镜L 1， L 2后成一束平行光入射到恒偏转棱镜上。
实验过程中需微调可调狭缝的位置，当狭缝的位置处于L 1、 L 2组合透镜的焦距上时，从透镜L 2出射的光线为平行光。
（3）色散系统
S
接收系统
光源
狭缝
λ 21
λ 成像系统
准直系统
恒偏向棱镜
1L 2
L 3L 4
L 图3 摄谱仪系统光路图
色散系统是一个恒偏转棱镜，它使光线在色散的同时又偏转64.1o 。
棱镜本身也可绕铅直轴转动。
（4）成像系统
成像系统是平行光线经棱镜色散后的聚焦部分。
可以通过调焦手轮作前后移动进行调焦，调焦幅度约为40mm 。
成像效果可以旋转反光镜，将光谱线反射至毛玻璃上，利用观察目镜观察。
（5）接收系统
PSP05型CCD 微机棱镜摄谱仪采用的是线阵CCD 来接收光谱的光强分布，代替了传统的胶片曝光法，操作方便，提高了实验精度及实验数据处理能力。
【实验操作步骤和使用注意】：整套PSP05CCD 微机摄谱仪的实验装置如下图5所示，具体安装调节步骤如下：
1． 转动棱镜旋转台调节螺钉，将旋转指示指针移动至实验仪器面板的标度指示中心位置；
2． 在不改变任何光学系统的前提下，即不改变狭缝位置、宽度，不旋转棱镜旋转台，不调节成像微调手轮。
移去定标光谱灯，将待测光谱灯，移近狭缝，并正对好狭缝刀口，利用CCD 采集待测样本曲线，并保存样本曲线（样本曲线见附录）。
3． 对比定标光谱曲线和待测光谱曲线，得出两光谱各谱线之间的相对位置关系，利用线性插值法（注意：相邻谱线间隔不能相差过大，否则会增大实验误差），计算出待测光谱线波长，并与给出的标准谱线波长比较，得出实验误差。
4． 实验结束后，不要将可调狭缝刀口长时间处于紧闭状态。
注意事项：
狭缝
准直系统
棱镜暗盒
棱镜台旋转调节机构
成像系统
成像调焦机构 CCD 光强分布测量仪
反光镜旋转调节手轮
看谱窗
光源（自配）
1．因光谱线相对于环境光显得有点暗弱，本实验应尽量安排在暗室中进行，这样比较利于光谱的观察和辨别。
2．如果采集到的光谱线出现大面积“削顶”，则有两种可能：一是CCD器件饱和，说明光信号过强，这时可以将光源稍微离开光源一点距离；二是软件中选项里的增益参数调的过大，应使之减小（一般置增益为1）。
3．如发现采集的光谱曲线上毛刺较多，检查狭缝刀口是否有尘埃。
若有，用蚕丝棉沾取酒精小心擦拭。
4．在安装调节棱镜时，手指只能接触棱镜的棱边，勿接触光学面，避免污染光学面，从而影响实验效果；在压紧棱镜时，切勿用力过大，谨防压坏棱镜。
5．可调狭缝是光谱仪中非常重要的机械部件，它用来限制入射光束并构成光谱的实际光源，其直接决定谱线的质量，因此要特别爱护好可调狭缝。
不要使刀口处于紧闭的状态，因为刀口比较锐利，相互紧闭容易产生卷边而使刀口受到损伤与破坏。
因此操作手轮调整狭缝宽度时要细心，旋转时用力要小而均匀而且慢慢地旋转，千万不要急促地快转，因为狭缝部件上的零件都比较精密，弹簧力量比较小，如果猛然或快速旋转会使之受冲击力而影响狭缝的精度和寿命，这一点必须注意。
6．在调节狭缝宽度时，最好在开启方向进行，因为狭缝是在弹簧力量作用下关闭的，由于要克服机构中的磨擦，因此狭缝刀片的运动可能滞后，从开启方向开始调节可消除上述误差。
7．为了保护刀刃免遭机械损坏，以及避免灰尘和脏物的入侵，在使用完毕后，必须马上将狭缝罩上，不要长时间直接暴露在空气中。
8．在进行数据采集时，应先接DB15串口线，再接USB线，否则容易死机。
氦原子光谱的研究
【实验目的】
1.学习识谱和一种测量谱线波长的方法。
2.对氦原子光谱有初步的认识。
【实验内容与步骤】
测出氦光谱在可见光区（～587）谱线的波长，
测出已知波长为589.6nm 和589nm的钠灯谱线的位置y1拟合出y=(λ)函数，并在同一条件下测出未知波长值的氦谱线的位置Y H代入函数y=f(λ)求出其波长值。
主要步骤如下：
1、仪器安装调节步骤参照第4章实验操作步骤；
2、选择钠灯作为定标光源；
3、保持光路系统不变，分别测量出氦谱谱线的位置；
钠灯光谱
灯源谱线波长（nm）颜色
钠灯（Na）589.0 黄（D双线）
589.6
采用线阵CCD采集的钠双线，其中CCD的规格为：14×14μm，2160像元，采集图如下：
氦灯光谱
灯源谱线波长（nm）颜色
氦灯（He）706.6 红667.8 红587.6 黄501.6 蓝绿492.2 蓝绿471.3 蓝绿447.1 蓝408.6 紫（未见）。