棱镜摄谱实验报告

棱镜摄谱实验报告南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验(3)实验名称：用小型棱镜摄谱仪测定光波波长 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。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。1.棱镜摄谱仪的构造(1)准直管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(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各种波长的谱线。图(1)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。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(2)所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。为了得到质量较好的光谱，某一波长的谱线总是以最小偏向角的状态通过棱镜，由于不同波长的谱线有不同的最小偏向角，所以可用角色散表示棱镜色散的特征(相差单位波长的两谱线分开的角距离)。棱镜的角色散D为：2sin/2D=??√1−2sin2/2实际应用时，常使用线色散D1来表示相差单位波长的两谱线在光谱面上分开的距离1=′=21cos显然，仪器的线色散数值越大，不同波长两谱线中心分开的距离越远。(2)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=该式中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。根据瑞利判据，色散棱镜的理论分辨本领为：=式中，b为棱镜底边的有效宽度。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。(3)相对孔径为了使照相底片上谱线能有较大的照度，缩短摄谱时间，在不计光通过摄谱仪系统的光能损失时，谱线的照度E主要决定于进光狭缝的亮因此，要增加谱线的照度，可应用聚光照明系统，提高狭缝的亮度，并选用相对孔径大的照相物镜。本实验将使用小型棱镜摄谱仪，通过拍摄氦氖辉光和氦氖激光的比待不发生横向移动，便可使辉光放电谱线的已知波长，利用线性内插法，测知激光谱线的波长。3．测量谱线波长2−−2假设在图2−−2均匀的，可以认为谱线在底板上的位置与波长有线性关系，即:1=11=1−nx以，待测谱线的波长为:==+2−11(2−1)测谱线的波长λx。(1)调节共轴，将光源S置于准直物镜1L的光轴上。调节器时，先将汞灯点亮预热，竖直放置与入射缝等高，沿摄谱仪的底座导轨将汞灯移远，从暗盒中央向摄谱仪内观察，调整光源的位置，使光源的像位于照相物镜2L的中央。此时，汞灯已位于1L的光(2)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。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1L的光轴上。(3)取掉狭缝罩盖，在放置照相底板的位置上放一块毛玻璃，这时可看到汞灯的线光谱。调节照相物镜位置和缝宽，注意观察毛玻璃上是否所有谱线都清晰，若不清晰还需调节暗匣相对于系统轴线的倾角。注意：在一般情况下尽量避免将缝宽调到零，以免损坏刀口！(4)慢慢转动转动螺旋，可调整棱镜的位置，使被观察的光谱段=435.83nm2123456789−/−1/2/mm绿/x/2x̅=564.9035nm标准差ΔA=合成不确定度相对不确定度==√Δ=(̅−)2⁄(−