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南昌大学物理实验报告

姓名：小田田 学号：5502211070 班级：本硕111班

实验日期：2012年10月23日（第八周）

用小型棱镜摄谱仪测定光波波长

我们知道物质的原子和分子都能够辐射和吸收自己的特征光谱。分析物质的辐射或吸收光谱，就可以了解物质的组成和各成分的含量。由于光谱分析具有较高的灵敏度，特别是对低含量元素的分析准确度较高，分析速度快。因此，它在科学实验和研究中有着重要应用。

【实验目的】

１．了解棱镜摄谱仪的构造原理。

２．掌握棱镜摄谱仪的调节方法和摄谱技术。 ３．学会用照相法测定某一光谱线的波长。

【实验仪器】

玻璃棱镜摄谱仪，汞灯，氦—氖激光器，氦—氖辉光器，读数显微镜，暗室设备等。

【实验原理】

1， 棱镜摄谱仪的构造 （１）准直管

准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分析物质发出的光射入狭缝，经透镜L1后就成为平行光。实际使用中，为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度，在光源与狭缝之间放置会聚透镜L，使光束会聚在狭缝上。

（２）棱镜部分

主要是一个（或几个）棱镜P，利用棱镜的色散作用，将不同波长的平行光分解成不同方向的平行光。

（３）光谱接收部分

光谱接收部分实际上就是一个照相装置。它包括透镜L2和放置在L2像方焦平面上的照相底板F，透镜L2将棱镜分解开的各种不同波长的单色平行光聚焦在F的不同位置上，如图5—14—1所示。由于透镜对不同波长光的焦距不同，当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上，所以，必须适当地调整照相底板F的位置，方可清晰的记录各种波长的谱线。

分别是波长为和的光所成的狭缝的像，叫做光谱线。各条光谱

线在底板上按波长依次排列就形成了被摄光源的光谱图。若光源辐射的波长等为分立值，则摄得的光谱线也是分立的，叫做线光谱；若光源辐射 的波长为连续值，则摄得的是连续光谱。

南昌大学物理实验报告

姓名：小田田 学号：5502211070 班级：本硕111班

实验日期：2012年10月23日（第八周）

本实验用的小型玻璃棱镜摄谱仪，可用来拍摄可见光区域的光谱。其结构与图16—1所示的基本相同，但由于采用恒偏棱镜代替三棱镜P，因此，它的照相装置中光学系统的光轴与准直管的光轴垂直如图5—14—2所示。

２．摄谱仪的性能 （１）色散

色散代表仪器的分光能力，是衡量复色光经仪器色散后各单色光分散的程

度。为了得到质量较好的光谱，某一波长的谱线总是以最小偏向角的状态通过棱镜，由于不同波长的谱线有不同的最小偏向角，所以可用角色散表示棱镜色散的特征（相差单位波长的两谱线分开的角距离）。棱镜的角色散D为：

南昌大学物理实验报告

姓名：小田田 学号：5502211070 班级：本硕111班

实验日期：2012年10月23日（第八周）

实际应用时，常使用线色散D1来表示相差单位波长的两谱线在光谱面上分开的距离

由（5―14―2）和图5—14－3得：

（5―14―3）式中，f2是聚光透镜L2的焦距，ε是底片与垂直光轴平面的夹角。显然，仪器的线色散数值越大，不同波长两谱线中心分开的距离越远。

（２）分辨本领

仪器分辨本领是指在用摄谱仪摄取波长为λ附近的光谱时，刚刚能分辨出两谱线的波长差。用R表示：

该式中λ d 为能够分辨的两谱线波长差。显然λ d 值越小，摄谱仪分辨光谱的能力越高。

根据瑞利判据，色散棱镜的理论分辨本领为：