光谱测量解读

由上可见，选择光谱仪的三个重要指标之间具有非常密切的联系。

通常我们要了解我们最需要的是什么，根据上述的原则进行狭缝、光栅和探测器的选择。

【实验内容】 1．用光纤光谱仪测量高压汞灯的光谱，检查光谱仪是否需要波长校准。

2．分别对热辐射源、发光二极管、光谱灯进行光谱测量。

3．测量氢原子发射谱，找出巴尔末线系的谱线，验证波尔轨道理论。

4． *测氢-氘谱，通过波长差求出质子与电子的比值。

[实验步骤] 1．光谱仪进行定标 1．1 认真光谱仪介绍部分或阅读光谱仪说明书，弄清光谱仪扫描、寻峰等功能的应用。

1．2 打开计算机，开光谱仪电源开关。

打开高压汞灯。

1．3 用鼠标点击 morpho2011，运行光谱仪控制软件。

1．4．1 定标需要用有特征谱线的光源作为参考，本实验采用高压汞灯作参考光源，其特征谱线为 404.66 nm, 407.78 nm, 435.84 nm, 546.08 nm, 576.96 nm, 579.07 nm。

1 . 4 . 2 进入普通探测模式，打开工具|光谱定位工具栏，在光谱定标工具栏中依次填入 6 个参考波长，点击显示定标线按钮，在光谱窗口中显示这 6 个波长对应的参考线。

若参考线与光谱线相应六个峰值吻合则说明不需要定标，若有偏差用鼠标拖动参考线使六根参考线分别与相应峰值吻合，参考相与对应特征值之间的差异小于半缝宽即可认为达到吻合。

然后按光谱定标按钮完成定标。

再次按定标线按钮关闭过程。

2．典型光源光谱测量分别选择好合适的“扫描范围” ，“积分时间”和“平均次数” ，对热辐射源（白炽灯）、发光二极管、汞灯546.1nm 线（或氢灯 656.28nm 线）进行光谱测量，求出光谱的半线宽。

画出该谱线强度分布简图。

并求出相干长度。

在测量时要注意调节光源的位置和强度。

3．氢光谱测量 3．1 通过计算求出巴尔末线系的光谱范围，确定谱线出现的位置。

[见（4）式（n=3 时，）] 3．2 换氢灯，设置的比较低的平均次数和适当积分时间，在“续测量”模式下，移动氢光谱灯的位置，使 656.28 位置谱线信号达到信号足够大，并且不超出显示范围（<70000）初步扫出氢原子光谱。

3．3 再对平均次数和积分时间进行适当调节使谱线能够达到最佳的信噪比。

3． 4 根据巴尔末线系的范围，扫描出整个谱线系（参考范围：370~660nm）。

3．5 找出巴尔末线系的谱线，用最小二乘法求得氢原子的里德伯常数，求与公认值的百分差，验证波尔原子轨道理论。

并画出谱线分布简图（谱线位置-强度）。

3．6*找出合适的光谱灯位置，分开氢氘谱线，扫描出谱线（或用 CCD 测量）。

4. 发光二极管光谱半宽度和相干长度的测量 4. 1 换用发光二极管扫描出它的谱线，测出谱线最大光强处的波长值。

再测出谱线最大强度值的 1/2 处的波长值、。

计算出谱线的半宽度-，与相干长度
0 。

2 分别测出 2 种发光二极管的半宽度和相干长度。

4. 3 画出谱线强度分布简图。

5. 热辐射源光谱观察。

5. 1 换用白炽灯，扫描其光谱，观察其谱线。

【注意事项】 1．光谱灯换挡时，一定要切断电源。

2．测量光谱时，要根据谱线的强度，设置适当的平均值和积分时间。

3．光谱仪轻拿轻放，试验时尽量不要移动光谱仪。

【思考题】 1．光谱仪测得的谱线强度和那些因素有关，实验中如何利用它们？ 2．你能从巴尔末线系谱线强度找到什么规律，并从理论上说明。

* 3．实验中，谱线强度相差太大，怎样才能尽可能多的看到谱线。

4．如何在谱线强度相差几个数量级情况下，画出谱线分布图。

【参考文献】 [1] 褚圣麟．原子物理学．北京：人民教育出版杜，1979 年 [2] 吴思诚，王祖铨．近代物理实验(一．北京：北京大学出版社，1989 年 [3] 李富铭，刘一先．光学测量．上海科学技术文献出版社，1986 年 [4] 上海复享仪器设备有限公司《morpho 软件使用手册》 [5] E820 光纤光谱仪说明书。