光谱测量实验报告.doc

光谱的观察与波长的测量 实验目的： 1、了解小型棱镜摄谱仪的结构和使用。 2、初步掌握用小型棱镜摄谱仪，测量波长的方法。 实验仪器： 1、小型棱镜摄谱仪（读谱）；2、高压汞灯。 实验原理： 复色光经色散系统（如棱镜、光栅）分光后，按波长的大小依次排列的图案，称为光谱。任何物质的原子或分子都能发射光谱和吸收光谱，这是由物质中所含元素的成分、多少和结构决定。每一种元素的原子，经激发后再向低能级跃迁时，可发出包含不同频率（波长）的光，这些光经色散元件即可得到一对应光谱。 一般情况下，棱镜是非线性色散元件，但是在一个较小波长范围内（几个纳米之内），谱线波长差较小，可以认为色散是均匀的，即在空间依次排列的各条谱线所对应的波长大小，与谱线之间的距离有线性关系，如波长为 位于已知波长和谱线之间，如右图所示。 则有： =+ EMBED Equation.3 / EMBED Equation.3 ( EMBED Equation.3 －) （1） 式中x和d分别是这三条谱线所对应的距离。该方法俗称为线性插入法。 实验内容及步骤： 用小型棱镜摄谱仪的读谱装置，依次测出高压汞灯光谱中的三条相邻的蓝色谱线（、、）的位置，测量6~8次。根据“线性插入法”求出待测波长。 实验数据： 光谱测量原始数据记录 （表1） 测量次数 1 2 3 4 5 6 位置坐标（mm） 21.338 21.335 21.336 21.335 21.337 21.336 位置坐标（mm） 21.641 21.637 21.640 21.636 21.642 21.638 位置坐标（mm） 21.866 21.863 21.864 21.865 21.862 21.865 数据处理： 根据原始数据记录（表1）计算出“x”和“d”。列表如下： 表2 测量次数 1 2 3 4 5 6 平均 x（mm） 0.303 0.302 0.304 0.301 0.305 0.302 0.3028 d（mm） 0.528 0.528 0.528 0.530 0.525 0.529 0.5280 根据公式（1）计算出待测波长： =+/( EMBED Equation.3 －) =435.84+0.30280/0.5280×(433.92-435.84)= 434.739(nm) 直接测量物理量“x”和“d”不确定度的估算 “x”的A类不确定度为： “x”的总的不确定度为： 同理：“d” 的不确定度为： 的不确定度估算： 根据间接测量的不确定度的传递公式： 得： 相对不确定度为： 的测量结果为： 光谱测量原始数据记录 （表1） 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 位置坐标（mm） 25.282 25.279 25.278 25.275 25.291 25.288 25.280 25.290 位置坐标（mm） 25.577 25.591 25.600 25.592 25.589 25.592 25.591 25.610 位置坐标（mm） 25.805 25.819 25.840 25.824 25.827 25.831 25.826 25.850 测量者：卢秋菊/黄彩婷（化学学院食品09-2） 2010/09/27 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 位置坐标（mm） 19.728 19.738 19.729 19.739 19.700 19.752 19.638 19.678 位置坐标（mm） 20.028 20.033 20.024 20.036 20.004 20.075 19.988 20.002 位置坐标（mm） 20.252 20.255 20.255 20.248 20.239 20.310 20.220 20.234 测量者：刘丽芝，阮连英（食品09-2）