光致发光实验教材.docx

光致发光实验 （凝聚态物理系 北京师范大学） [摘要]本实验报告介绍了光谱学、光谱仪、激光以及电荷耦合器件工作原理，解释引起He-Ne激光器发光的原因是He、Ne原子能级间的跃迁。通过He灯和Hg灯定标，通过光栅光谱仪和电荷耦合器件（CCD）测量He-Ne激光器的旁侧光谱图。 第一部分、 理论 光谱学 光谱学是研究 HYPERLINK /wiki/%E7%89%A9%E8%B4%A8 \o 物质 物质发射、吸收或 HYPERLINK /wiki/%E6%95%A3%E5%B0%84 \o 散射 散射的 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89 \o 光 光、声或粒子来研究物质的方法。光谱学也可以被定义为研究 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89 \o 光 光和 HYPERLINK /wiki/%E7%89%A9%E8%B4%A8 \o 物质 物质之间相互作用的学科。历史上，光谱学指用可见光来对物质结构的理论研究和定量和定性的分析的科学分支。但是，近来，光谱学的定义已经被扩展为一种不只用可见光，也用许多其他电磁或非电磁辐射（如 HYPERLINK /wiki/%E5%BE%AE%E6%B3%A2 \o 微波 微波， HYPERLINK /wiki/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E7%94%B5%E6%B3%A2 \o 无线电波 无线电波， HYPERLINK /wiki/X%E5%B0%84%E7%BA%BF \o X射线 X射线， HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%AD%90 \o 电子 电子，声子（ HYPERLINK /wiki/%E5%A3%B0%E6%B3%A2 \o 声波 声波）等）的新技术。 根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为 HYPERLINK /viewhtm \t _blank 发射光谱学、吸收光谱学与 HYPERLINK /viewhtm \t _blank 散射光谱学。这些不同种类的光谱学从不同方面提供物质微观结构知识及不同的化学分析方法。 物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐射，将多余的能量发射出去形成的光谱．要使原子或分子处于较高能级就要供给它能量这叫激发．被激??的处于较高能级的原子、分子向低能级跃迁放出频率为n的光子在原子光谱的研究中多采用发射光谱。 吸收光谱学是指，处于 HYPERLINK /view/345756.htm \t _blank 基态和低 HYPERLINK /view/131558.htm \t _blank 激发态的 HYPERLINK /view/21855.htm \t _blank 原子或分子吸收具有连续分布的某些 HYPERLINK /view/45341.htm \t _blank 波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或 HYPERLINK /view/3870610.htm \t _blank 暗带组成的 HYPERLINK /view/41199.htm \t _blank 光谱。 HYPERLINK /view/197509.htm \t _blank 光谱分析由于每种 HYPERLINK /view/21855.htm \t _blank 原子都有自己的 HYPERLINK /view/550483.htm \t _blank 特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速． 散射光谱学是指，当光照射到物质上时，会发生非弹性散射，在散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有比激发光波长长的和短的成分，后一现象统称为拉曼效应。这种现象于1928年由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新波长的光的散射被称为拉曼散射，所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。 光谱仪 光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面，都发挥着极大的作用。 光与物质相互作用引起物质内部原子及分子能级间的电子跃迁，使物质对光的吸收、发射、散射等在波长及强度信息上发生变化，而检测并处理这类变化的仪器被称为光谱仪。因此，光谱仪的基本功能，就是将复色光在空间上按照不同的波长分离/延展开来，配合各种光电仪器附件得到波长成分及各波长成分的强度等原始信息以供后续处理分析使用。 光谱仪器一般都包括入射狭缝、准直镜、色散元件（光栅或棱镜）、聚焦光学系统和探测器。而在单色仪中通