光源光谱专题论文

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1、北京交通大学物理实验《光源光谱》专题实验论文学院：计算机学院班级：计科0905学号：姓名：指导老师：《光源光谱》专题实验论文很多光源发出的光是由多种不同颜色（波长）的光组成的。通过仪器我们可以将这些不同波长的光分开，形成“光谱”.气体院子的发光机理是来源于电子在原子内部能级间的跃迁，固体发光还和固体的能带结构有关，所以对物质发光光谱的研究将有助于我们认识发光物质的微观性质。另外，不同元素的院子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。现代光谱分析技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺少的手段。

2、最早的光谱分光（色散）原件是三棱镜。1666年牛顿用三棱镜得知太阳的白光光谱是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫依次排列的光带组成的。光栅是另一种常用色散原件。1859年吉尔霍夫用平行光管、三棱镜及望远镜构成了最早的棱镜光谱仪、光栅光谱仪。关键词：棱镜光谱，光栅光谱，分光镜，三棱镜，小型棱镜读谱仪，光栅光谱仪背景:光谱（spectrum）光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见

3、光。光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色，譬如褐色和粉红色。光波是由原子内部运动的电子产生的．各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同．研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，已成为一门专门的学科——光谱学．下面简单介绍一些关于光谱的知识．分光镜观察光谱要用分光镜，它是由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成的．平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S，它位于透镜L1的焦平面①处．从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上．不同颜色的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透

4、镜L2后方的焦平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜筒B的目镜L3，就看到了放大的光谱像．如果在MN那里放上照相底片，就可以摄下光谱的像．具有这种装置的光谱仪器叫做摄谱仪．气体原子发光来源于电子在原子内部能级间的跃迁。固体发光还和固体的能带结构有关。所以对物质发光光谱的研究将有助于我们认识已知发光物质的微观性质。另外，不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。现代光谱技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺少的手段。本专题研究主要色散元件棱镜和光栅的色散性质，并利用小

5、型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。实验方法：1）棱镜光谱与光栅光谱1.利用棱镜色散，测量低压汞灯至少5条主要谱线的最小偏向角2.用钠灯测定光栅的光栅常数3.测定汞灯各条谱线的波长2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱1.读（摄）普仪的调整及使用2.利用摄谱方式测量氢灯各谱线的波长3.利用读谱方式测量氢灯各谱线的波长3）光栅光谱仪测光谱1.光栅光谱仪的调节和使用2.测量钠灯光谱进行波长偏移修正3.测量钠灯、氢灯两种光源光谱总结现象和结果1）棱镜光谱与光栅光谱1.自拟表格记录所有测量数据2.利用棱镜色散中所测最小偏向角计算折射率，并作折射率与波长

6、的关系曲线图3.根据光栅光谱测量数值，计算汞灯各谱线波长，并与标注值比较，以百分误差表示2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱1.设计报个记录每条氦氖谱线的波长及相应的位置坐标，并作出氦氖灯光谱图2.写出线性内插法计算波长的过程3.计算氢原子光谱的里德堡常数3）光栅光谱仪测光谱1.记录光栅光谱仪的工作参数2.用坐标纸画出两种光源的能量—波长关系曲线扩展：方法、应用领域、内容自制光谱仪用光盘自制光谱仪,所需材料只要一片光盘,一只纸盒而已.CD数据一面用肉眼直接观看五彩缤纷.这是因为CD的数据轨道非常致密,可用作衍射光栅.但由于各个方向的光线混杂在一

7、起,所以看不到光谱.不过我们只要在前面装一个狭缝就是一台简易光谱仪.虽然离专业光谱仪有很大差距,但是作为科普工具人人可做,对普及一些物理知识还是很有用的.这还是个很好的玩具.自制光谱仪结构如下:纸盒一侧开一条水平狭缝,CD倾斜60度左右斜插在另一边,从纸盒上方开口观看.注意看到的应该不是狭缝的镜像,而是光谱.狭缝要不宽不窄,太宽谱线模糊,太窄亮度不足.我用0.2mm左右,大家试验决定.用多种CD试验发现(1)可写光盘CD-R比普通CD光谱亮一些.CD-R牌子不同亮度也不一样.把CD翻过来看哪个最绚丽即可.写过和没写过的CD-R区别不大.(

8、2)上面的角度不适用于DVD.不足与建议（关于内容、方法方面）：实验仪器有些老化，有时缺少实验仪器，直接导致测量时出现一些误差。建议每次实验时老师带领大家大体的做一遍，然后学生就会很深刻的记得