棱镜摄谱仪实验解析

谱线之间的距离。
主尺 光谱
叉丝 5
游标
10
10
45 40
螺旋测微计
测微目镜原理图
4. 仪器调节：
• 把激光器作为光源，将激光器侧面发出的光 看作氦、氖光谱管发出的光。
• 打开激光电源，调节聚透头镜使光会聚在狭缝 上。
• 通过测微目镜观察谱线，同时微微转动光源方 向，使谱线最亮。
• 调节物镜调焦手轮，使谱线清晰，调节狭缝宽 度，使谱线的宽窄合适，窄而清晰。
小型棱镜摄谱仪实验
西南交通大学物理实验中心
小型棱镜摄谱仪实验
棱镜摄谱仪是一种利用棱镜分光，并用 照相法记录光谱的光学仪器。
本次实验中主要了解发射光谱的原理， 通过摄谱仪观察谱线，用测微目镜在摄谱仪 上直接测量出谱线的对应波长。
一、 光谱： 物质中的分子、原子永远处于运动状态，这种物质内
部的运动，在外部则以吸收能量或辐射的形式表现出来， 这种形式就是电磁辐射。
2. 测量时特别注意，不要将身体接触到带电处，以免被 电击。
3. 调节光源时，手只能接触光源调节架，调节结聚焦透 镜时，注意不要碰到激光器。
d
dx
x
1
2
1
d
dx
式中 ：d 两条钠谱线之间的距离，dx 是被测谱线与 1
谱线之间的距离。 谱线之间的距离通过测微目镜来测量。
测微目镜原理图
叉丝平面
螺旋测微计
目镜 测微目镜
测微目镜
2. 测微目镜的原理
主尺
叉丝 5
游标
10
10
45 40
螺旋测微计
测微目镜原理图
3. 测量：
测量时，使用测微目镜调节支架上的螺旋测微计进行测量，转动支架 上的螺旋测微计可以使测微目镜做平行移动。当叉丝的交叉点或竖线对准 备测谱线一个边缘是，记录下主尺的读数，继续转动螺旋测微计，使得叉 丝对准下一个被测谱线的同一个边缘,再记录下主尺的读数，其差值为两条
入射光
出
射 光
度的恒定偏向
恒偏向棱镜
四、棱镜射谱仪光路图
横偏向棱镜
平行光管 透镜
狭光 缝栏
聚光透镜
氖灯光源
暗箱物镜
棱镜调节盘 物镜调焦手轮
狭缝调节轮
－
激光电源
窗口 测微目镜
棱镜摄谱仪原理图
1. 测量光谱谱线的波长
光谱图中有两条2 黄色x的谱1线，波长分别为：
0
0
0
2 6328 A 1 5871A 1 A 1107 mm
钠光灯所发出的光就是由这两条谱线组成，由于两条谱线的波长非常接近，
所以作为近似单色光的光源，波长取两条谱线的平均值，5893埃。在光谱
仪上可以清楚地看到两条谱线被分开，称为钠双线。由于钠双线的波长已
知，所以测量中可以把它作为基准尺，用来测量与它相邻的谱线的波长。
用线性内插法测量谱线的波长
2 1 x 1 ,
光子的频率v决定于两能态 之间的能量差
E2
E1
E3
E1
E2
hv
h
c
三、三棱镜的色散原理： 1.最小偏向角
入射光
d
最小偏向角 出射光
2.色散原理
最小偏向角 色散
d
白光入射
三棱镜的色散原理图
棱镜摄谱仪光路图
L1
L S1 S
P 图5—14－1
L2
F F1 (1 ) F2 (2 )
3. 恒偏向棱镜的原理
线 光 谱
氦 光 谱
氖 光 谱
光谱1
光谱2
钠 吸 收 光 谱
二、原子光谱：
原子中的电子绕核运动时，只能处于一些不连续的
稳定态（定态），这些定态分别具有能量 E1,E 2…,但不、 能辐射能量。只有当原子从能量为E1的定态过渡到能量 为E 2的定态时，辐射才会发生，这种过渡叫跃迁。从 低能态跃迁到高能态，原子吸收光子，反之则发射光 子。
光源
棱镜调节鼓轮
物镜调焦鼓轮
狭缝窗口
及缝宽调节装 置
测微目镜及测微目镜安装支架
五、 实验要求： 1. 测量两条钠谱线左边相邻的三条最亮的谱线的波长。 2. 每条谱线测量三次，计算出波长的平均值。 3. 谱线的排列顺序是，从左到右分别为：
红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
六、实验注意事项：
1. 注意安全，激光器两端接有1000伏以上的高电压，并 且是明线连接，激光器的两个端头为金属头，均带电。
对于不同波长的电磁辐Байду номын сангаас，经过光谱仪的分光处理后， 按照波长值的大小顺序记录在感光底片上，使之呈现出有 规则的线条排列，称这些排列图为光谱图。
光谱可分为原子光谱（包括离子光谱）它是由原子外 层的电子能级发生变化而产生的辐射或吸收，谱线形状为 线状光谱。分子光谱，它是由分子中原子的电子能级及分 子振动、分子转动能级的变化所产生的光谱，光谱形式为 带状光谱。