棱镜摄谱实验报告.docx

:..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: 一、 实验目的:1•了解棱镜摄谱仪的构造原理。。3•学会用照相法测定某一光谱线的波长。二、 实验仪器:玻璃棱镜摄谱仪,汞灯,氦一氖激光器,氦一氖辉光器,读数显微镜,暗室设备等。三、 实验原理:(1)准直管准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分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,为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度,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)光谱接收部分光谱接收部分实际上就是一个照相装置。它包括透镜L2和放置在L2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色平行光聚焦在F的不同位置上,如图(1)所示。由于透镜对不同波长光的焦距不同,当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上,所以,必须适当地调整照相底板F的位置,方可清晰的记录各种波长的谱线。, ,分别是波长,,为的光所成的狭缝的像,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的光谱图。 若光源辐射的波长,,等为分立值,则摄得的光谱线也是分立的,叫做线光谱;若光源辐射的波长为连续值,则摄得的是连续光谱。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。其结构与图16—1所示的基本相同,但由于采用恒偏棱镜代替三棱镜P,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)所示。#匸一会聚透镜厶一准直管物镜—照相物镜14—22•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: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得:式中,f2是聚光透镜L2的焦距,&是底片与垂直光轴平面的夹角。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 入附近的光谱时,刚刚能分辨出两谱线的波长差。用R表示:该式中入d为能够分辨的两谱线波长差。显然入d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度B和照相物镜L2。当透光孔径为D,焦距为f2时,相对孔径为D/f2,即: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