物理实验(下)—— 光谱仪的应用 岑剡 “对有些事情,人类一定永远茫然

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物理实验(下)——
光谱仪的应用
岑剡
“对有些事情,人类一定永远茫然无知,各
天体的化学构造组成就是一个好例子。”
——康德
太阳光谱
名称
元素
波长 (nm)
名称
元素
波长 (nm)
y
氧(O2)
898.765
c
铁(Fe)
495.761
Z
氧(O2)
822.696
F
Hβ
486.134
A
氧(O2)
759.370
d
铁(Fe)
466.814
B
氧(O2)
686.719
e
铁(Fe)
438.355
C
Hα
656.281
G'
Hγ
434.047
a
氧(O2)
627.661
G
铁(Fe)
430.790
D1
钠(Na) 589.592
G
钙(Ca)
430.774
D2
钠(Na) 588.995
h
Hδ
410.175
D3 (or
d)
氦(He) 587.5618
H
钙(Ca+)
396.847
e
汞(Hg) 546.073
K
Ca+
393.368
E2
铁(Fe)
527.039
L
铁(Fe)
382.044
b1
镁(Mg) 518.362
N
铁(Fe)
358.121
b2
镁(Mg) 517.270
P
钛(Ti)+
336.112
b3
铁(Fe)
516.891
T
铁(Fe)
302.108
b4
铁(Fe)
516.751
t
镍(Ni)
299.444
b4
镁(Mg) 516.733
1802年,英国化学家沃拉斯顿(Wollaston)发现太阳光谱不是一道完美无缺的彩
虹,而是被一些黑线所割裂。
1814年,德国光学仪器专家,也是物理学家的夫琅和费(Fraunhofer)继续的细心
地研究了这些割裂太阳光谱彩虹的黑线,研究了这些主要黑线的相对位置,并
绘出光讲图,按英文字母顺序取名为,A、B、C、D、E、F、G、H、K……等,后
人称之为夫琅和费线。
蝙蝠其实不是瞎子
华东师范大学生科院分子生态与进化实验室
张树义教授带领课题组,与英国、爱尔兰学
者合作研究发现:已经在黑暗中生活了5200
万年的蝙蝠,其实不是瞎子,它们的眼睛至
少能看见两种颜色——紫外光和红光。
挑战了“弱光环境促使动物视觉退化”的经
典理论,揭示了“感觉代偿”的感官进化新
机制。
蝙蝠中回声定位能力最强的恒频蝙蝠明视觉
有所退化。
蛾子
蝙蝠
单色仪内部结构
单色仪光学原理图
M1反射镜、M2准光镜、M3物镜、G平面衍
射光栅
S1入射狭缝、S2观察口1、S3 观察口2
单色仪内部结构
多功能光栅光谱仪内部结构
光栅及反射镜
准光镜和物镜
光源和探测器
光电倍增管工作原理图
卤素灯—标准光源
本光谱采用滨松公司生
产的CR114型光电倍增
管
光谱仪的响应函数
2800K标准光源的发射光谱(含响应函数)
2800K标准光源的发射光谱
单位表面积光源单位立体角内的辐射率:
焦耳·秒-1·米-2·球面度- 1·米-1
响应函数
溴钨灯温度的计算
溴钨灯发射光谱(含响应函数)
溴钨灯发射光谱
T=(2991±1)K
实验内容
1. 光谱仪调节和定标,包括出入射缝零点、波长定标以及光谱仪响应
函数的确定。
2. 光谱仪中的光电倍增管的负高压和信号强度有何关系。
3. 测量不同光源光谱的发射光谱,比较研究不同入射缝和出射缝大小
时对光谱谱线的影响,定量分析缝宽和信号强度以及光谱半高宽的关系。
4. 测量硫酸铜溶液吸收光谱,并算出其最大吸收波长及其对应的物质
吸收系数。
5. 测量混合溶液(包含一定比例的高锰酸钾和铁氰化钾)的吸收光谱,
并分别算出高锰酸钾和铁氰化钾浓度。
6. 测量不同波长滤色片的透射光谱。
7. 测量太阳光光谱。
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