光源辐射能谱的测定

1、大 学 物 理 实 验实验实验4光源辐射能谱的测定光源辐射能谱的测定大 学 物 理 实 验一、一、 实验目的实验目的 1.1.了解物质发光的光谱特性与物质结构的关系。了解物质发光的光谱特性与物质结构的关系。 2.2.了解光栅光谱仪和光电倍增管的结构、工作了解光栅光谱仪和光电倍增管的结构、工作 原理及使用。原理及使用。 3.3.掌握用光栅光谱仪测定光源辐射能谱的方法。掌握用光栅光谱仪测定光源辐射能谱的方法。 4.4.了解计算机在实验技术中的应用。了解计算机在实验技术中的应用。大 学 物 理 实 验二、基本要求二、基本要求1 1、讲清光谱、连续光谱和分立光谱的概念。、讲清光谱、连续光谱和分立光谱的

2、概念。2 2、讲清辐射通量、辐射能谱的概念。、讲清辐射通量、辐射能谱的概念。3 3、讲清用比较法测光源辐射能谱的方法、讲清用比较法测光源辐射能谱的方法 和公式：和公式： 以及计算公式：以及计算公式：4 4、桌面仪器的连接及使用方法介绍、桌面仪器的连接及使用方法介绍5 5、实验方法及要求、数据处理同讲义。、实验方法及要求、数据处理同讲义。6 6、只作数据处理于预习报告册上、只作数据处理于预习报告册上 )()()(UUEESS)(885. 55)(mSeE大 学 物 理 实 验三、三、 实验原理实验原理1 1. .基本概念：基本概念： 光谱：发光体发出的电磁波强度随波长光谱：发光体发出的电磁波强度

3、随波长 的分布。的分布。 辐射通量：辐射通量：单位时间所发出单位时间所发出 的光辐射强度。的光辐射强度。 辐射能谱：辐射通量随波长的分布，辐射能谱：辐射通量随波长的分布， 用用 表示。表示。)(EEE图图1-11-1、 分立光谱和连续光谱分立光谱和连续光谱 大 学 物 理 实 验2.2.光谱仪光谱仪o 光谱仪也称为摄谱仪：把光波按波长展开光谱仪也称为摄谱仪：把光波按波长展开, ,并把不同并把不同成份的强度记录下来成份的强度记录下来, ,或把按波长展开后的光谱摄成相或把按波长展开后的光谱摄成相片的仪器片的仪器 o 光谱仪一般由分光仪和探测器两部分构成。光谱仪一般由分光仪和探测器两部分构成。 光

4、源光栅单色仪光电倍增管电控系统 电 源计 算 机键盘 鼠标显 示 器A/D接口电路光 栅 光 谱 仪计 算 机 系 统图图1-2 WGD-3光栅光谱仪结构框图光栅光谱仪结构框图大 学 物 理 实 验3、光源的辐射能谱及其测量光源的辐射能谱及其测量 光栅光谱仪可实现对光源辐射能谱的测量。光栅光谱仪可实现对光源辐射能谱的测量。测量时，探测器测得的单色仪输出的不同波长测量时，探测器测得的单色仪输出的不同波长的光对应的光电压为的光对应的光电压为U U( ( ) )。 )()()()(UVEEss图图1-3 1-3 绝对黑体相对辐射能谱绝对黑体相对辐射能谱相 对 能 量108642012346波 长（m

5、）T=2000KT=1500KT=1000K大 学 物 理 实 验四、四、 实验仪器实验仪器 WGD-3WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪型组合式多功能光栅光谱仪 白炽灯白炽灯 GP20HgGP20Hg低压汞灯低压汞灯 大 学 物 理 实 验五、实验步骤五、实验步骤1.1.测量测量GP20HgGP20Hg低压汞灯的相对辐射光电压分布低压汞灯的相对辐射光电压分布U U( ( ) ) (1)(1)打开汞灯电源，将仪器放置于适当位置。打开汞灯电源，将仪器放置于适当位置。 (2)(2)打开电控系统电源，进入操作界面。打开电控系统电源，进入操作界面。(3)(3)选定选定“参数设置参数设置”菜单，合理设置

6、参数。菜单，合理设置参数。 (4)(4)选择选择“工作方式工作方式”菜单，单击菜单，单击“单程扫描单程扫描” ” (5)(5)扫描完成后读取数据，选定扫描完成后读取数据，选定“检峰检峰”选项，记录选项，记录下下 各峰的波长和相应的相对光电压值各峰的波长和相应的相对光电压值 (6)(6)关掉汞灯电源并将其移开关掉汞灯电源并将其移开 大 学 物 理 实 验2 2测量白炽灯的相对辐射光电压分布测量白炽灯的相对辐射光电压分布U Us s( ( ) ) (1) (1) 打开白炽灯电源，将其灯丝对准光谱仪的入射狭缝打开白炽灯电源，将其灯丝对准光谱仪的入射狭缝S S1 1处，旋转调光旋钮使灯至最亮。处，旋转

7、调光旋钮使灯至最亮。(2) (2) 选定选定“参数设置参数设置”菜单，进行参数设置。菜单，进行参数设置。 (3) (3) 按前述（按前述（4 4）（）（5 5）步骤，在屏幕上获得白炽灯的）步骤，在屏幕上获得白炽灯的辐射光电压分布曲线。辐射光电压分布曲线。 (4) (4) 移动游标移动游标“”，读取数据并列表记录。，读取数据并列表记录。(5) (5) 改变灯丝温度，使灯光稍暗，观察不同灯丝温度时改变灯丝温度，使灯光稍暗，观察不同灯丝温度时白炽灯的辐射光电压分布曲线。白炽灯的辐射光电压分布曲线。3 3结束实验结束实验大 学 物 理 实 验六、六、 参考数据参考数据 GP20HgGP20Hg低压汞灯相对辐射能谱的测量数据表（低压汞灯相对辐射能谱的测量数据表（T Td d =2444K =2444K） (nm)404.0407.2435.2546.6576.5 U( )500.645.4966.5349.932.0 US( )192.6199.5329.8543.5515.8 ES( )(10