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棱镜摄谱和光谱分析

姓名：陈士博学号：P班级：0706评分:90

实验目的

用棱镜摄谱仪摄取光谱线，学习进行定性光谱分析的方法，即对待测物质所发出的光谱线进行测定，以得知物质的化学成分。

实验原理

1、棱镜摄谱仪

棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；对紫外用水晶或萤石，对可见光用玻璃，对红外线用岩盐等材料.

本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，S为光源，L为透镜，使S发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，S1为狭缝，以控制入射光的宽度；L1的焦距位于S1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L2和L3会聚到照相底板F.

2、光谱的定性分析

本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱，并对所摄的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长.我们利用插值法，将λ1与l1-l2近似看成线性关系，则有

其中

即

由此即可算出的值

原始数据

谱线一

，

/mm

29.093

20.997

15.114

21.927

31.005

36.736

/mm

28.998

20.891

14.998

21.810

30.892

36.650

/mm

28.740

20.653

14.766

21.592

30.655

36.399

谱线二

,

/mm

36.348

33.683

29.123

25.250

22.177

18.217

/mm

35.889

33.248

28.579

24.801

21.749

17.701

/mm

35.672

33.016

28.366

24.597

21.540

17.484

数据处理

摄谱观察表格

调节对象

现象

调节目的

数据

K

谱线会左右移动

调整改变光线对棱镜的入射角，使谱线都能落到底片内

42

谱线的疏密发生变化

使各色光均能在底片上清晰成像

3.5

谱线变得清晰或模糊

将色散后的平行光变为会聚光，使谱线细且清晰

17.0

底片会上下移动

使铁谱和氦谱都处在底片靠近中央的位置

30

哈德曼光阑

保持底片不动即可获得三排位于不同位置的清晰的谱线

调节狭缝透光部分的高度，使三条谱线位于上下不同的位置，精确地比较三排谱线的波长

摄铁谱时用1、3孔，摄氦谱时用2孔

光谱分析

谱线一

由原始数据得

/mm

0.353

0.344

0.348

0.335

0.350

0.337

/mm

0.095

0.106

0.116

0.117

0.113

0.086

eq\o\ac(○,1)求的平均值及不确定度

的平均值

标准差

A类标准不确定度，P=0.68

B类标准不确定度

的合成标准不确定度

则的最终结果，P=0.68

eq\o\ac(○,2)求的平均值及不确定度

的平均值

标准差

A类标准不确定度，P=0.68

B类标准不确定度

的合成标准不确定度

则的最终结果，P=0.68

eq\o\ac(○,3)求的值及不确定度

由公式得

的平均值为3887.942

标准不确定度满足公式

解得=0.14

的最终结果为，P=0.68

谱线二

由原始数据得

/mm

0.676

0.667

0.757

0.653

0.637

0.733

/mm

0.459

0.435

0.544

0.449

0.428

0.516

eq\o\ac(○,1)求的平均值及不确定度

的平均值

标准差

A类标准不确定度，P=0.68

B类标准不确定度

的合成标准不确定度

则的最终结果，P=0.68

eq\o\ac(○,2)求的平均值及不确定度

的平均值

标准差

A类标准不确定度，P=0.68

B类标准不确定度

的合成标准不确定度

则的最终结果，P=0.68

eq\o\ac(○,3)求的值及不确定度

由公式得

的平均值为3965.255

标准不确定度满足公式

解得=0.47

的最终结果为，P=0.68

思考题

1、为什么在摄谱时要先拍摄氦谱而不能先拍铁谱？

答：在拍摄前我们已经调节好了氦光源以及铁光源的位置，如果此时先拍铁谱，则必须将氦光源移开，等拍完后还得重新调节氦光源的位置，这样有可能造成实验的不精确，并且也很麻烦。如果先拍氦谱，就可以连续的将底片拍完。

2、为什么底片匣子要倾斜一个θ角？

答：不同波长的光焦距不同，很难使其清晰成像，让底片匣子倾斜一个角，就可以让不同波长的光清晰地呈现在底片上。

3、分析你所拍摄的底片，对不理想之处找出原因。

答：不理想处：