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1、会计学1物理实验物理实验(shyn)光谱测量与光谱分析光谱测量与光谱分析第一页，共28页。2一、实验(shyn)目的1.了解光栅光谱仪的工作原理；2.掌握利用光栅光谱仪进行测量(cling)的基本技术。第1页/共28页第二页，共28页。3u特征光谱：每一种元素在发光或吸光时都有其各自所特有的光谱线特征谱线。所以，光谱是人们认识了解(lioji)物质成份的重要手段，在已知的元素中有近1/5都是通过光谱分析来发现的。u光谱仪：用于进行光谱测量和物质光谱分析的装置。其主要作用：1.分解和分析光谱；2.测定波长与能量的对应关系，绘制光谱图。u光栅作用：光栅具有分光色散作用（同级光谱中不同的波长对应不同
2、的衍射角），通过光栅可以把光谱中的不同波长分解开来。所以它是光栅光谱仪的核心组成部分。光谱分析(un p fn x)与光谱仪二、实验(shyn)原理第2页/共28页第三页，共28页。4如图所示，处于能级E1的原子吸收能量跃迁(yuqin)到高能态E2时,将向下跃迁(yuqin)并发出相应能级差的光子：原子(yunz)发光所以，测出元素(yun s)的某一波长，根据其对应的能级差就可以算出普朗克常数h.透射率光通过任何物质时都会被不同程度地吸收。定义单色光透过一定厚度的物质时的百分透射率为：其中I0 和I分别是光从该物质的入射和出射光强。第3页/共28页第四页，共28页。5光栅(gungshn)
3、光谱仪（单色仪）分光原理由狭缝S1入射的复色光，经M2变成复色平行光照射到光栅G上，经光栅色散后，不同波长的平行光束以不同的衍射角出射。通过旋转光栅G改变角度，就可使某一波长的光经M3聚焦(jjio)在出射狭缝S2或S3上，再由S2后面的电光探测器记录该波的波长、光强度等信息，并将数据输入电脑处理。通过S3则可直接观察光谱线。计算机光栅物镜入射光旋转镜光电倍增管入射光衍射光转台光栅通过旋转光栅实现(shxin)对波长扫描.出射波长与光栅旋转角度之间的关系为：式中，d 和k 分别是光栅常数和衍射级次。对同一单色仪，为确定值。第4页/共28页第五页，共28页。6三、实验(shyn)仪器pWGD-3
4、型组合式多功能光栅(gungshn)光谱仪 p计算机 p汞灯、溴钨灯、滤光片 第5页/共28页第六页，共28页。7四、实验(shyn)内容1.测量汞灯光谱，根据测得波长计算普朗克常数。2.以溴钨灯为光源，扫描绿色滤光片的透射率曲线，并测算透射率曲线能量半峰值对应(duyng)的光谱宽度。第6页/共28页第七页，共28页。8五、实验(shyn)操作指导第7页/共28页第八页，共28页。9光入射狭缝(xi fn)光电倍增(bi zn)管光谱仪电源(dinyun)注意：请不要动这三颗狭缝螺丝，已调好。溴钨灯溴钨灯电源汞灯汞灯电源光谱仪光栅光谱仪及待测光源第8页/共28页第九页，共28页。10滤光片插
5、入(ch r)口光入射狭缝(xi fn)滤光片插入(ch r)口第9页/共28页第十页，共28页。11电压(diny)调至500V一、打开光谱仪和汞灯电源，光谱仪负高压调至500V；二、开电脑(dinno)，打开WGD-3光谱仪软件；汞灯(n dn)放置于此测量汞灯光谱图步骤汞灯预热几分钟第10页/共28页第十一页，共28页。12三、参数设置：模式选“能量”；间隔：0.1nm；起始波长：300nm，终止波长：650nm；寄存器-1；其余(qy)默认.点击(din j)“单程”开始扫描测量(cling)汞灯光谱图步骤u按箭头指示设置参数四、点击“单程按钮”开始单程扫描；第11页/共28页第十二页
6、，共28页。13测量(cling)汞灯光谱图汞灯(n dn)光谱扫描结果第12页/共28页第十三页，共28页。14测量(cling)汞灯光谱图五、修正(xizhng)波长自动(zdng)寻峰按钮点左下工具栏“自动寻峰”按钮，在弹出的对话框中点“检峰/谷”开始自动寻峰。第13页/共28页第十四页，共28页。15测量(cling)汞灯光谱图步骤寻峰结果(ji gu)u将间隔最宽两峰中的左峰波长值与对应参考波长值（435.8nm）比较(bjio)。u算出测量值与参考值的差，以此进行修正。参考峰值波长:第14页/共28页第十五页，共28页。16测量(cling)汞灯光谱图步骤波长(bchng)修正点“
7、波长(bchng)修正”输入修正值注：波长的最大修正量为50nm.第15页/共28页第十六页，共28页。17测量(cling)汞灯光谱图步骤六、波长修正完成后，重新(chngxn)寻峰，并记录各条谱线的波长值.参考(cnko)峰波长值:第16页/共28页第十七页，共28页。18汞谱线标准波长及其对应(duyng)的能级跃迁:修正(xizhng)后的测量波长u将测量的各个波长值和对应(duyng)的理论能级差代入该公式计算普朗克常数h，求平均。与标准值比较，计算相对误差。普朗克常数标准值七、计算普朗克常数第17页/共28页第十八页，共28页。19一、点亮溴钨灯并放置(fngzh)于入射缝前；电压
8、调至300V.测量绿色(l s)滤光片的光谱透射率溴钨灯溴钨灯电源(dinyun)调至300V溴钨灯预热几分钟第18页/共28页第十九页，共28页。20二、扫描基线：模式选“基线”；间隔：0.1nm；起始波长：200nm，终止(zhngzh)波长：800nm；寄存器-2；其余默认.点击(din j)“单程”开始扫描u按箭头指示(zhsh)设置参数点击“单程”开始基线单程扫描；测量绿色滤光片的光谱透射率第19页/共28页第二十页，共28页。21基线(jxin)扫描结果溴钨灯光(dnggung)谱（基线）测量绿色(l s)滤光片的光谱透射率第20页/共28页第二十一页，共28页。22测量(clin
9、g)绿色滤光片的光谱透射率三、扫描绿色滤光片的光谱透射率：1.从狭缝侧面处插入绿色滤光片；2.模式选“透过率”；寄存器-3；其余参数不能改变(gibin)！3.点击“单程”开始扫描。u改变箭头指示两个参数(cnsh)，其余的必须与基线扫描时相同，不能改变。插入滤光片第21页/共28页第二十二页，共28页。23滤光片透过(tu u)率扫描结果基线(jxin)测量绿色(l s)滤光片的光谱透射率滤光片透过率第22页/共28页第二十三页，共28页。24四、寻峰，记录峰值(fn zh)处的波长和能量值。测量绿色(l s)滤光片的光谱透射率能量(nngling)半峰值25.85第23页/共28页第二十四
10、页，共28页。25五、测量能量(nngling)半峰值处对应的光谱宽度。测量(cling)绿色滤光片的光谱透射率点“读取谱线数据”按钮，然后(rnhu)用鼠标在曲线上寻找能量半峰值的点，记录其对应波长1。读取谱线数据按钮左侧能量半峰值点记录此数据能量半峰值25.85第24页/共28页第二十五页，共28页。26五、测量能量半峰值对应的光谱(gungp)宽度。测量绿色(l s)滤光片的光谱透射率继续(jx)寻找另一侧的能量半峰值的点，记录其对应波长2。右侧能量半峰值点记录此数据能量半峰值25.85第25页/共28页第二十六页，共28页。27六、计算能量半峰值(fn zh)对应的光谱宽度。测量(cling)绿色滤光片的光谱透射率能量半峰值所对应(duyng)的光谱宽度为第26页/共28页第二十七页，共28页。28p实验做完将光谱仪电源负高压调零，再关闭(gunb)电源;p关闭(gunb)实验灯电源，放回原处；p关闭(gunb)电脑；p滤光片取下放在光谱仪电源箱上面。特别(tbi)提醒提示(tsh)u若扫描曲线过高，顶住图示区上边界时，需将电压调低一些后重新扫描。第27页/共28页第二十八页，共28页。