光源光谱论文模板.doc

光源光谱的研究目的：通过对光波波长的测定，使学生在基础性实验分光计调节的基础上，进一步应用 此仪器进行长度或角度的测定，起承上启下的作用。练习能亲自动手进行实验操作并得出数据，根据数据计算光波的波长，进而了解分光计的应用，通过实验训练使学生初步学会自己设计表格的方法，并对测量结果进行定性和定量分析（定量分析应以实验数据为支撑材料多角度进行）。教学目的：1、分光计的应用、测光波波长。 2、能利用测量数据作出图形进行定量分析误差（不确定度）。重点：1、分光计的调节。 2、衍射、衍射角、光栅衍射原理、角度的读法、衍射角的计算。 3、误差的定量分析。难点：1、分光计调节的实际操作。 2、分光计的读数。 3、衍射角的概念及计算方法。 4、误差定量分析的方法。仪器：JJY型分光计、1/300mm或1/600mm光栅。 分光计主要技术性能如下： （1）仪器的测角精度 1 （2）狭缝宽度调节范围 0.022 mm （3）刻度盘规格： 刻度范围 0360 刻度格值 0.5 游标读数数值 1 （4）三棱镜棱角 605（材料：重火石玻璃，Nd=1.6475）实验内容：1、分光计的调节。 2、观察汞灯光谱的现象。 3、汞灯各光波波长的测定。 3、光栅衍射的原理： 1、光栅的衍射 光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距宽的匀排光谱。所得光谱线的亮度比用棱镜分光时要小些，但光栅的分辨本领比棱镜大。光栅不仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波，常用在光谱仪上。衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，它们都相当于一组数目很多、排列紧密均匀的平行狭缝，透射光栅是用金刚石刻刀在一块平面玻璃上刻成的，而反射光栅则把刻缝刻在磨光的硬质合金上。实验教学用的是复制光栅（透射式），由明胶或动物胶在金属反射光栅印下痕线，再用平面玻璃夹好，以免损坏。 图27-1 光栅衍射 图27-2 光栅衍射后加聚透 根据夫琅和费衍射的理论，当平行光垂直地投射到光栅平面上，则光 被衍射后，凡衍射角适合条件 K=0，1，2， （271） 时光将会加强，其它方向将完全抵消。式中是衍射角，d=（a+b）是缝距， 称为光栅常数（如图27-1），K是光谱的级数。如果用会聚透镜把这些衍射 后的平行光会聚起来，则在透镜焦面上将出现亮线，称为谱线。在 的方向上可以观察到中央极强，称为零级谱线。其他级数的谱线对称地分 布在 零级谱线的两侧，如图27-2。如果光源中包含几种不同的波长，则 同一级 谱线对不同波长又将有不同衍射角，从而在不同的地方形成色 光线，称为光谱（如图27-3为汞灯的光谱示意图）。测出各种波长谱线的衍 射角和光 栅常数d，即可由式（271）算出波长。 角度的读法： 0.5分为30等份每一份为1。 角度的计算： =1/4*（-）+（-）；波长的计算： K=0；1；2 表格设计：（仅供参考） 谱线类别度盘示数K=1K=1sin(埃)(埃)标准值0 (埃)黄左1293242524020230.34475785.94.54235790.7右2113257240黄左129320252502010右2113217250绿（强）左12921425355199右2112157356绿（弱）左129019255581710右2110177558蓝左128817257551511右2108187756紫左128721258571411右2107207859紫左1287122590145右210712793数据处理：注：sin=SIN(B2+C2/60)*PI()/180)1=1/4*（-）+（-）= 1/4*（29324-25240）+（11325-7240）= 2023 同理： 2=2010； 3=199； 4=； 5=； 6=； 7=；1=d*sin=1/600* sin 2023*10000000= 5785.9 （埃） （其中K=1） 同理： 2=5765.9（埃）； 3=（埃）； 4=（埃）； 5=（埃）； 6=（埃）； 7=（埃）；1=d*cos*=1/600*cos(2023)*1/60*(/180)= 4.5423（埃）； =1=1/60*(/180) 同理： 2=4.5486（埃）； 3=（埃）； 4=（埃）； 5=（埃）； 6=（埃）； 7=（埃）；1=1=5785.94.6（埃）； 同理： 2=1=（埃）； 3=1=（埃）； 4=1=（埃）； 5=1=（埃）； 6=1=（埃）； 7=1=（埃）；E1=(101) /01=(5785.9-4.6)/ 579.07=0.083% 同理： E2=(202) /02=(-)/ =% E3=(303) /03=(-)/ =% E4=(404) /04 (无标准值) E5=(505) /05=(-)/ =% E6=(606) /06=(-)/) =% E7=(707) /07=(-)/ =% 影响测量结果的因素有哪些请分别从定性和定量两方面加以讨论。 结果讨论：从实验数据看，所测光波波长与参考值相差较小，但紫色光与蓝色光的误差相对 大一些，尤其是蓝光，实际操作中观察到的光线较弱、角度较小、会产生大误差。 但总体看来实验还是成功测出了汞灯各光谱的波长。 误差产生的原因： 定性分析： 1、望远镜、平行光管的主光轴在同一直线上，但与仪器的主轴不垂直。 2、狭缝太宽读数不精确；太窄亮度不够、不易观察。 3、入射光没有严格垂直地照射在光栅表面，平行光管狭缝与光栅刻痕不严格平行， 有夹角。 4、光栅工艺不精，光栅常数d有误差。 5、分光计自身的系统误差。 6、人眼的视差产生的误差。 7、不同波长光的衍射光谱有一定的宽度，不易确定它的中心位置。 定量分析：1、 光栅光谱的波长随衍射角变化如何变化？成正比关系吗（从理论和实际两方面 讨论）。谱线类别项目黄黄绿（强）绿（弱）蓝紫紫衍射角波长（埃） 从理论公