专题试验光源光谱实验.ppt

数据处理 由计算机处理数据、作图，打印结果。 光源光谱实验 专题试验 前言 光源是光学实验仪器中主要器件，研究其光谱亦是光学实验的主要内容。本专题主要研究氢光谱、钠光谱和汞光谱的特性。 实验所用仪器为；分光计、小型棱镜摄（读）谱仪、光栅光谱仪，以及光栅、三棱镜等光学元件。 专题包括四部分： 一、用光栅衍射法测汞光谱并与棱镜光谱对比 二、用光栅衍射法测氢光谱并计算里德堡常数 三、用小型棱镜摄（读）谱仪测氢光谱 四、用光栅光谱仪测定汞光谱 一、用光栅衍射法测汞光谱并与棱镜光谱对比 实验要求： 1、用衍射光栅测定汞灯光谱线波长；（已知汞绿光波长为 λ=546.07nm，以此波长确定光栅常数）。绘出汞灯的光栅光谱图。 2、观察汞灯的棱镜光谱，绘出汞灯的棱镜光谱图。 3、分析两种光谱，说明二者的特点。 实验仪器： 分光计（参阅分光计实验） 汞灯—在高压作用下汞蒸汽发光 衍射光栅、三棱镜 光栅衍射原理 φ θ θ φ λ d λ ? ? ? ? ? ? ?  光栅衍射 ? ? ? ? ?  平行光垂直入射光栅 ? 平行光管 a b c 望远镜 ? ?  (有关光栅衍射原理的详细介绍清参阅“衍射”专题) 棱镜光谱 （背景为彩色连续光谱） k=-1 k=+1 k=0 光栅光谱： 数据处理 1、根据观察，绘出汞光源的光栅光谱图、棱镜光谱图。进行对比、分析，说明其特点。 2、由已知绿光波长计算光栅常数d值及不确定度。 3、根据d值计算其他各谱线的波长及不确定度。 4、根据双黄线的衍射角计算光栅的角色散率 D值（ ）。 5、实验误差分析。 ★要求对各谱线±1、±2级衍射角各测量6次以上，计算波长。 二、用光栅衍射法测氢光谱并计算里德堡常数 实验要求： 实验仪器： 分光计（参阅分光计实验） 氢谱光源 钠灯—在高压作用下钠蒸汽发光 衍射光栅 1、用钠光灯测定光栅常数。已知钠光波长λ=589.3nm 2、测定氢原子光谱的巴尔末线系中α、β、γ 、 四条谱线的波长，并计算氢原子的里德堡常数。 在充有纯净氢气的放电管的两端， 加适当的电压，氢原子受到加速电子的碰撞，被激发，产生辐射，此过程即为辉光放电。辉光放电发出的光就可以作为氢谱光源。实验中所用氢放电管中的氢是由下述方法获得的。在放电管的支管内装有氢氧化钠，氢氧化钠所吸收的水随时可蒸发，以保持放电管中有一定压强的水蒸气。通电后，水蒸气离解为氧和氢，氧被铜电极吸收，则放电管内只留下氢。使用这种放电管时切勿倒置，以防氢氧化钠将支管堵死。为保护氢放电管电源，放电电流不要超过8mA。 氢谱光源 无氧铜电极 氢氧化钠 实验原理 可见光区域氢光谱谱线称为巴尔末线系，其分布规律为： （光栅衍射原理见实验内容二） 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 、 、 、 。 巴尔末系光栅光谱 k=0 k=-1 k=+1 k=0 数据处理 1、测量钠光± 1、±2级谱线衍射角6次，由已知钠光波长计算光栅常数 d 值及不确定度。 2、测量氢光谱巴尔末系各谱线的± 1、±2级谱线衍射角6次，根据 d 值计算各谱线波长及不确定度。 3、根据氢光谱巴尔末系各谱线的波长计算里德堡常数，并与公认值对比。 4、实验误差分析。 三、小型棱镜读（摄）谱仪测氢原子光谱 实验要求： 1、学习调节小型棱镜读（摄）谱仪； 2、用读谱的方法测定氦氖光源各谱线位置坐标； 3、与标准谱线比较，标定各谱线波长； 4、用读谱的方法测定氢光源各谱线位置坐标； 5、与氦氖谱线比较，用内插法计算巴尔末系谱线波长； 6、根据巴尔末系谱线波长，计算里德堡常数，与公认值比较，并进行误差分析。 实验仪器 1、小型棱镜读（摄）谱仪； 2、氢谱光源（见实验内容之二）； 3、氦氖谱光源—辉光放电发光