1、小型棱镜摄谱仪实验西南交通大学物理实验中心 小型棱镜摄谱仪实验 棱镜摄谱仪是一种利用棱镜分光，并用照相法记录光谱的光学仪器。本次实验中主要了解发射光谱的原理，通过摄谱仪观察谱线，用测微目镜在摄谱仪上直接测量出谱线的对应波长。一、光谱光谱：物质中的分子、原子永远处于运动状态，这种物质内部的运动，在外部则以吸收能量或辐射的形式表现出来，这种形式就是电磁辐射。对于不同波长的电磁辐射，经过光谱仪的分光处理后，按照波长值的大小顺序记录在感光底片上，使之呈现出有规则的线条排列，称这些排列图为光谱图。光谱可分为原子光谱（包括离子光谱）它是由原子外层的电子能级发生变化而产生的辐射或吸收，谱线形状为线状光谱。分
2、子光谱，它是由分子中原子的电子能级及分子振动、分子转动能级的变化所产生的光谱，光谱形式为带状光谱。线光谱氦光谱氖光谱钠吸收光谱光谱1 光谱2 二、原子光谱原子光谱：原子中的电子绕核运动时，只能处于一些不连续的稳定态（定态），这些定态分别具有能量 E1,E 2,但不、能辐射能量。只有当原子从能量为E1的定态过渡到能量为E 2的定态时，辐射才会发生，这种过渡叫跃迁。从低能态跃迁到高能态，原子吸收光子，反之则发射光子。E3E1E212cEEhvh光子的频率v决定于两能态之间的能量差三、三棱镜的色散原理：三棱镜的色散原理：1.最小偏向角d出射光入射光最小偏向角2.色散原理色散白光入射最小偏向角三棱镜的
3、色散原理图d5141图 LSP1L2LF11()F1S22()F棱镜摄谱仪光路图3.恒偏向棱镜的原理入射光出射光度的恒定偏向恒偏向棱镜激光电源氖灯光源聚光透镜光栏狭缝狭缝调节轮平行光管透镜横偏向棱镜棱镜调节盘暗箱物镜物镜调焦手轮窗口测微目镜棱镜摄谱仪原理图四、棱镜射谱仪光路图棱镜射谱仪光路图1.测量光谱谱线的波长测量光谱谱线的波长 光谱图中有两条黄色的谱线，波长分别为：钠光灯所发出的光就是由这两条谱线组成，由于两条谱线的波长非常接近，所以作为近似单色光的光源，波长取两条谱线的平均值，5893埃。在光谱仪上可以清楚地看到两条谱线被分开，称为钠双线。由于钠双线的波长已知，所以测量中可以把它作为基准
4、尺，用来测量与它相邻的谱线的波长。121211,xxxxdddd用线性内插法测量谱线的波长1x2mmAAA700102101158716328式中：d 两条钠谱线之间的距离，dx 是被测谱线与谱线之间的距离。谱线之间的距离通过测微目镜来测量。测微目镜原理图1测 微 目 镜螺 旋 测 微 计叉 丝 平 面目 镜测微目镜104540510测 微 目 镜 原 理 图螺 旋 测 微 计游 标主 尺叉 丝2.测微目镜的原理叉丝测微目镜原理图主尺5螺旋测微计4045游标1010光谱3.3.测量测量：测量时，使用测微目镜调节支架上的螺旋测微计进行测量，转动支架上的螺旋测微计可以使测微目镜做平行移动。当叉丝的
5、交叉点或竖线对准备测谱线一个边缘是，记录下主尺的读数，继续转动螺旋测微计，使得叉丝对准下一个被测谱线的同一个边缘,再记录下主尺的读数，其差值为两条谱线之间的距离。4.仪器调节：仪器调节：把激光器作为光源，将激光器侧面发出的光看作氦、氖光谱管发出的光。打开激光电源，调节聚透头镜使光会聚在狭缝上。通过测微目镜观察谱线，同时微微转动光源方向，使谱线最亮。调节物镜调焦手轮，使谱线清晰，调节狭缝宽度，使谱线的宽窄合适，窄而清晰。光源棱镜调节鼓轮物镜调焦鼓轮 狭缝窗口及缝宽调节装置测微目镜及测微目镜安装支架五、实验要求：1.测量两条钠谱线左边相邻的三条最亮的谱线的波长。2.每条谱线测量三次，计算出波长的平均值。3.谱线的排列顺序是，从左到右分别为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。六、实验注意事项六、实验注意事项：1.注意安全，激光器两端接有1000伏以上的高电压，并且是明线连接，激光器的两个端头为金属头，均带电。2.测量时特别注意，不要将身体接触到带电处，以免被电击。3.调节光源时，手只能接触光源调节架，调节结聚焦透镜时，注意不要碰到激光器。
