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光源光谱专题论文专业 姓名 学号 摘要：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。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。 本专题主要研究色散元件棱镜和光栅的色散性质，并利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。关键词：棱镜光谱，光栅光谱，分光计，三棱镜，小型棱镜读谱仪，光栅光谱仪背景：光源物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线、X光线等不可见光）的物体。通常指能发出可见光的发光体。凡物体自身能发光者，称做光源，又称发光体，如太阳、恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不能称为光源。在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不可见光的光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。 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。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。论述理论及实验方法：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、氢灯两种光源光谱结论： 1）光栅衍射法测量汞光谱 根据已知的钠黄灯波长589.30nm,光栅方程dsin=k，计算出光栅常数，根据光栅光谱测量数值，计算汞灯各谱线波长，汞绿光波长为550.65nm，汞紫光波长为435.01nm.2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱用氦氖灯光谱作为比较图，通过线性内插法计算出氢灯红光波长为654.978nm，氢灯蓝光波长为47.271nm。3）光栅光谱仪测光谱1.记录光栅光谱仪的工作参数起始 400nm 终止600nm工作范围 最大值1500 模式 能量 间隔 0.02工作状态 负高压 7 增益 3 采集次数50次 2.用坐标纸画出两种光源的能量波长关系曲线扩展制作全息光栅马赫曾德干涉仪法：基本物理原理：只要调节光路中的一面分光镜的方位角，就可以改变透射光和反射光的夹角，从而改变干涉条纹的间距。优点：这种方法对光路的精确度要求不高，实验效果不错，易于学生操作。缺点：这种方法对光路的精确度要求不高，实验可能不够精确。实验原理图：（一）制作全息光栅1.打开He-Ne激光发射器，利用白屏使激光束平行于水平面。2.调节发散镜和激光发射器的距离使激光发散。3.调节凸透镜和发散镜的距离使之等于凸透镜的焦距，得到平行光。4. 调节2面半反半透镜和2面全反镜的位置和高度，使它们摆成一个平行四边形（如图5）。5.调节半反半透镜和全反镜上的微调旋钮，使得到的2个光斑等高，且间距为4-6cm。6. 测出实验中光路的光程差l。（在实验中我们测得的光路的光程差l=1.5cm）（二）拍摄全息光栅1.挡住激光束，把干片放在架子上，让激光束照射在干片上1-2秒，挡住激光束，把干片取下带到暗房中。2.把干片泡在显影液中大约10秒钟，取出，用清水冲洗，在泡在定影液中约5分钟。取出，冲洗后晾干。3.用激光束检验冲洗好的干片，若能看见零级、一级的光斑，说明此干片可以用于测定光栅常数。（三）测定所制光栅的光栅常数不足与建议（关于内容、方法方面）：实验仪器有些老化，导致测量时出现一些误差。建议实验室定期检查一下仪器，这样可以更顺利地完成实验。小结：这次实验选择的是光源光谱专题，在老师的带领下我们做了三个实验，分别是光栅衍射法测量汞光谱，光栅光谱仪测光谱，小型棱镜读（摄）谱仪测氢原子光谱。除了光栅光谱仪测光谱这个实验以外其他两个实验都是以小组为单位的，在实验过程中我们遇到很多大大小小的困难，和同学一起讨论，向其他组的同学请教，向老师求助，最后实验都顺利进行。自己动手做了实验之后才知道做实验不是那么容易的事，理论和实践之间的差距要我们用耐心，努力来缩小。这次试验也感受到了团队合作的精神，我们共同