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《光柵光譜儀的使用實驗報告 董芊宇》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、實驗報告題目:光柵光譜儀的使用姓名董芊宇學(xué)院理學(xué)院專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)班級2013214103學(xué)號2013212835班內(nèi)序號222015年9月實驗?zāi)康?.了解光柵光譜儀的工作原理。2.學(xué)會使用光柵光譜儀。一.實驗原理1.閃耀光柵在光柵衍射實驗中,我們了解了垂直入射時()光柵衍射的一般特性。當(dāng)入射角時,衍射強度公式為(9.1)光柵衍射強度仍然由單縫衍射因子和多縫干涉因子共同決定。只不過此時(9.2)(9.3)當(dāng)衍射光與入射光在光柵平面法線同側(cè)時,衍射角取+號,異側(cè)時取-號,單縫衍射中央主極大的條件是,即或。將此條件代入到多縫干涉因子中,恰好滿足,即0級干涉最大條件。這表明單縫衍射中
2、央極大與多縫衍射0級最大位置是重合的,光柵衍射強度最大的峰是個波長均不發(fā)生散射的0級衍射峰,沒有實用價值。而含有豐富信息的高級衍射峰的強度卻非常低。為了提高信噪比,可以采用鋸齒形的反射光柵(又稱閃耀光柵)。閃耀光柵的鋸齒相當(dāng)于平面光柵的“縫”,與平面光柵一樣,多縫干涉條件只取決于光柵常數(shù),與鋸齒角度、形狀無關(guān)。所以當(dāng)光柵常數(shù)及入射角與平面光柵一樣時,兩者0級極大的角度也一樣。閃耀光柵的溝槽斜面相當(dāng)于單縫,衍射條件與鋸齒面法線有關(guān)。中央極大的衍射方向與入射線對稱于齒面法線N,于是造成衍射極大與0級干涉極大方向不一致。適當(dāng)調(diào)整光柵參數(shù),可以使光柵衍射的某一波長最強峰發(fā)生在1級或其
3、他高級干涉極大的位置。2.非平衡光輻射(發(fā)光)處于激發(fā)態(tài)上的電子處于非平衡態(tài)。它向低能級躍遷時就會發(fā)光。設(shè)電子躍遷和,發(fā)射光子的能量為(9.4)電子受光輻射激發(fā)到高能態(tài)上導(dǎo)致的發(fā)光成為光致發(fā)光。光致發(fā)光時,電子在不同能級間躍遷常見如下情況。(1)電子受光輻射激發(fā),然后以無輻射情況躍遷到低能級。(無發(fā)射躍遷釋放的能量轉(zhuǎn)化成熱能或其他形式)從現(xiàn)象看,物質(zhì)凈吸收了一個對應(yīng)波長為的光子。(2)電子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài),再輻射一個同能量的光子回到初始態(tài)。在初態(tài)和激發(fā)態(tài)之間可能存在著中間能級。激發(fā)態(tài)的電子先無發(fā)射躍遷到中間態(tài),再輻射光子躍遷到初始態(tài)。從現(xiàn)象看,物質(zhì)吸收了一個高能量的光
4、子,輻射一個低能量的光子?;蛘哒f,短波長的光輻射激發(fā)物質(zhì)發(fā)出較長波長的波。因為原子具有分立的能級,原子光譜是線狀的不連續(xù)譜。一.實驗儀器光柵光譜儀。色散元件為閃耀光柵。二.實驗內(nèi)容1.啟動軟件,設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),尋找狹縫的零點(鈉燈,588-591,間隔0.01nm(或0.02nm此參數(shù)由儀器使用的光柵參數(shù)決定2400L/mm或1200L/mm,測量精度高測量范圍就小,200-660nm,測量精度減小則測量范圍增大,200-800nm),電源控制箱上的負(fù)高壓調(diào)節(jié)至約300V,軟件中的負(fù)高壓和增益參數(shù)在本實驗中都不必調(diào)整)用眼睛光差入射狹縫,調(diào)節(jié)至約0.2mm然后調(diào)節(jié)負(fù)高壓至30
5、0V,單擊“單程”掃描譜線,然后減小出射狹縫0.1mm,再次掃描譜線,直至譜線剛好消失,此時的縫寬為零。調(diào)節(jié)出射狹縫為0.2mm,同樣的方法找到入射狹縫的零點。2.研究出射狹縫寬度對譜線(鈉雙線)的影響(鈉燈,588-591nm,間隔0.01nm)。固定入射狹縫為0.20,逐漸減小出射的狹縫(1.00-0.20nm,間隔0.20mm)。3.研究入射狹縫寬度對譜線的影響(鈉燈,588-591nm,間隔0.01nm)。固定出射狹縫為0.2mm,改變?nèi)肷洫M縫(1.00-0.20nm,間隔0.20mm),直至入射狹縫為0.20mm。4.校正光譜儀(入射0.40mm,出射0.20mm,
6、后面的實驗中均保持狹縫不變,鈉燈,588-591nm,間隔0.01nm,負(fù)高壓適當(dāng));掃描結(jié)束后,用軟件的自動或半自動尋峰功能找到兩條譜線,并與理論值比較,如果誤差超過1nm,則用軟件的修正功能予以修正。5.測量高壓汞燈光譜(200-660nm,間隔0.01nm負(fù)高壓適當(dāng)),尋峰,與理論值比較,作測量值-標(biāo)準(zhǔn)值曲線圖,并得出光譜儀的波長修正公式;6.測量氫原子光譜(200-660nm,間隔0.01nm負(fù)高壓適當(dāng)),尋峰,與理論值比較,計算里德伯常數(shù)。7.用溴鎢燈光源測量濾色片的透過率曲線。三.實驗數(shù)據(jù)及處理1.出射入射狹縫寬度不同對光譜譜線的影響(1)入射狹縫為0.2mm,0
7、.4mm,0.6mm,0.8mm,1.0mm。出射狹縫固定為0.2mm:(2)出射狹縫為0.2mm,0.4mm,0.6mm,0.8mm,1.0mm。入射狹縫固定為0.2mm:2.用汞燈光譜數(shù)據(jù)作散點圖。六.實驗總結(jié)實驗中進(jìn)行多次測量,了解到了影響光柵光譜儀的各種因素,其中狹縫寬度對光柵光譜儀透過光強的大小影響較大。通過這次實驗,基本掌握了光柵光譜儀的基本操作方法,能正確使用儀器能夠較為正確的測量基線、吸光度、透過率等物理量。