棱镜摄谱实验报告.doc

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学院:专业班级:学生姓名:学号:实验地点:座位号:实验时间:实验目得:。。。实验仪器: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。实验原理:1、棱镜摄谱仪得构造(1)准直管准直管由狭缝S1与透镜L1组成。S1位于L1得物方焦平面上。被分析物质发出得光射入狭缝,经透镜L1后就成为平行光。实际使用中,为了使光源S射出光在S1上具有较大得照度,在光源与狭缝之间放置会聚透镜L,使光束会聚在狭缝上。(2)棱镜部分主要就是一个(或几个)棱镜P,利用棱镜得色散作用,将不同波长得平行光分解成不同方向得平行光。(3)光谱接收部分光谱接收部分实际上就就是一个照相装置。它包括透镜L2与放置在L2像方焦平面上得照相底板F,透镜L2将棱镜分解开得各种不同波长得单色平行光聚焦在F得不同位置上,如图(1)所示。由于透镜对不同波长光得焦距不同,当不同波长得光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直得同一平面上,所以,必须适当地调整照相底板F得位置,方可清晰得记录各种波长得谱线。图(1)F1λ1,F2λ2,…分别就是波长λ1,λ2,…为得光所成得狭缝得像,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源得光谱图。若光源辐射得波长λ1,λ2,…等为分立值,则摄得得光谱线也就是分立得,叫做线光谱;若光源辐射得波长为连续值,则摄得得就是连续光谱。 本实验用得小型玻璃棱镜摄谱仪,可用来拍摄可见光区域得光谱。其结构与图16—1所示得基本相同,但由于采用恒偏棱镜代替三棱镜P,因此,它得照相装置中光学系统得光轴与准直管得光轴垂直如图(2)所示。(1)色散色散代表仪器得分光能力,就是衡量复色光经仪器色散后各单色光分散得程度。为了得到质量较好得光谱,某一波长得谱线总就是以最小偏向角得状态通过棱镜,由于不同波长得谱线有不同得最小偏向角,所以可用角色散表示棱镜色散得特征(相差单位波长得两谱线分开得角距离)。棱镜得角色散D为:D=dδmdλ∙2sinA21-n2sin2A2∙dndλ实际应用时,常使用线色散D1来表示相差单位波长得两谱线在光谱面上分开得距离D1=dldλ得:D1=Df2'cosε式中,f2就是聚光透镜L2得焦距,ε就是底片与垂直光轴平面得夹角。显然,仪器得线色散数值越大,不同波长两谱线中心分开得距离越远。(2)分辨本领仪器分辨本领就是指在用摄谱仪摄取波长为λ附近得光谱时,刚刚能分辨出两谱线得波长差。用R表示:R=λdλ该式中λd为能够分辨得两谱线波长差。显然λd值越小,摄谱仪分辨光谱得能力越高。根据瑞利判据,色散棱镜得理论分辨本领为:R=bdndλ式中,b为棱镜底边得有效宽度。可见,要提高棱镜摄谱仪得光谱分辨本领,必须选用高色散率得材料制作色散棱镜,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得照度,缩短摄谱时间,在不计光通过摄谱仪系统得光能损失时,谱线得照度E主要决定于进光狭缝得亮度B与照相物镜L2。当透光孔径为D,焦距为f2时,相对孔径为D/f2,即:E∝B(Df2')2 因此,要增加谱线得照度,可应用聚光照明系统,提高狭缝得亮度,并选用相对