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小型棱镜摄谱仪观测测原子光谱一、实验目的：1．学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本技术；2．通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴耳末公式的准确性，准确测定氢的里德伯常数。
3．观察钠光谱二、实验仪器：小型棱镜摄谱仪、电火花发生器、钠光灯 二、实验原理：氢原子光谱光谱线波长是由产生这种光谱的原子能级结构所决定的。
每一种元素都有自己特定的光谱，所以称它为原子的标识光谱。
光谱实验是研究探索原子内部电子的分布及运动情况的一个重要手段。
巴尔末,1825-1898)发现，在可见光区氢原子谱线可以由下面公式确定：）（221211nR H -=λ（4-1） 其中n 是大于2的整数，H R 是实验常数，称为里德伯(Rydberg)常数。
由上式确定的氢谱线为巴尔末线系，当n ＝3，4，5，6时，所得的谱线分别标记为αH 、βH 、γH 、σH 。
以这些经验公式为基础， (玻尔,1885-1962) 建立了氢原子的理论(玻尔模型)，并从而解释了气体放电时的发光过程。
根据玻尔理论：当原子从高能量的能级跃迁到低能量的能级时，以光子的形式释放能量。
氢原子n 能级上的能量为22048hn me E n ε=（n 是正整数），所以光子的波数())11()11(81122022022040nn R n n c h me E E hc H n -=-=-=ελ (4-2) 其中0n =1，2，3……， n = 0n +1，0n +2，0n +3……。
根据玻尔模型得到里德伯常数的理论值为ch me R H 32048ε= （4-3）代入各常数值计算，R H ＝ 373 153 4×107m －1。
该值与实验值十分接近。
实验装置及操作要点：本实验选用小型棱镜摄谱仪，通过照相法测定光谱线的波长。
如果不用照相机拍片，而是在输出端用测微目镜读数，则此装置称为“读谱仪”。
小型棱镜摄谱仪的光路见图4-2。
摄谱仪的内部各光学元件的调整步骤大致如下：将摄谱仪及附件按图4-2a 布置，S 为待测光源。
棱镜摄谱和光谱分析PB05204044 张雯实验组别：20 实验台：实验目的：(1)熟悉摄谱仪的主要结构，了解电极架结构及使用方法(2)熟悉使用电弧发生器激发铁电弧(3)学会使用哈德曼光阑，用棱镜摄谱仪摄取光谱线(4)学会对光谱片作定性分析实验仪器：棱镜摄谱仪，电弧，哈德曼光阑，毛玻璃，氦光谱管，底片盒，谱板，读数显微镜实验原理：(1)棱镜摄谱仪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.如下图所示：1λ，2λ为已知的两条铁谱谱线。
x λ为1λ，2λ所夹的未知谱线的波长。
1l ，2l ，x l 分别为1λ，2λ，x λ处的读数。
当1λ与2λ很近时，l αλ∆=∆ 成立（α为棱镜的色散率） 因此可以用插入法得121x xa aλλλλ-=- 其中21a l l =-，1x x a l l =-即 121()x x a a λλλλ=+-实验中必须用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱和读谱；台式投影仪上有读数装置，可以直接测量各相邻谱线间的距离，而光谱投影仪则需要将底片放到读数显微镜上来测量相邻谱线的距离.实验中最后确定的仪器各项数据：数据处理：实验中，测量的是一条氦谱谱线及其左边的两条铁谱谱线的相应位置x l ，1l ，2l 。
如图：依据实验原理，有112x x a aλλλλ-=- ，则112()x x aa λλλλ=+-，其中21al l =- 1x x a l l =-铁谱的疏密和清晰程度各不相同，有的地方稀疏一些，有的地方稠密一些，每条谱线的粗细不同，相邻两条谱线的间距也有很大差别。
竭诚为您提供优质文档/双击可除棱镜摄谱仪实验报告篇一：棱镜摄谱和光谱分析棱镜的摄谱和光谱分析第90组姓名:龚俊辉学号:pb05013225实验目的:学会使用棱镜摄谱仪并能用它摄取光谱线,对所摄取的光谱进行光谱分析.实验器材:棱镜摄谱仪,氦放电管,电弧发生器等.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,其原理如图: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,缝前有光阑,以调节狭缝透光部分的高度.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.本实验中所用的氦放电管是获得氦原子光谱的元件,管内充有一定气压的氦气,两端有金属电极,两端加高电压时,管中的游离电子受到电场的加速作用飞向阳极的过程中,与管中的原子相撞使之处于激发态,当这些处于高能量的氦原子跃迁回到低能态时,辐射出光子.(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.?1和?2为已知的两条铁谱谱线,?x为未知谱线的波长,l1,l2和lx分别为?1,?2和?x处的读数,当?1和?2很靠近时,?2??1与l2?l1近拟成线性关系,因此我们由插入法可得:?x??1?2??1即:?lx?l1l2?l1?x??1?(?2??1)lx?l1l2?l1由此便算出?x的值.实验中必须用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱和读谱；台式投影仪上有读数装置，可以直接测量各相邻谱线间的距离，而光谱投影仪则需要将底片放到读数显微镜上来测量相邻谱线的距离.实验内容:(1)使用摄谱仪摄谱:粗调电弧,透镜,狭缝共轴.将透镜靠近狭缝,使透镜中心与光阑中孔等高,再将透镜移近电极架,调节两棒间隙与透镜心等高.细调电弧,透镜,狭缝共轴,透镜的位置应使其出射的圆光斑直径在2cm左右,使狭缝在光斑的中间.在底片匣上装上毛玻璃,手执目镜帖在毛玻璃上进行观察,观察用光阑三个不同的孔时,光谱是否同样均匀明亮,高度是否相同,如上,下孔光谱高度不同,甚至有时看不到光谱,则是不共轴所至致,需按前面重新进行细调工作.调节L0和?等值,使F上成的像清晰.实验中所用到的实验数据为:调好铁弧光源,关上电弧开关,在不改变铁棒间隙的情况下,将铁弧电源接线接到光谱管上,把氦光谱管放到透镜和狭缝之间,点亮氦光谱管,轻移光谱管,使观察到的氦光谱清晰.用已在暗箱中装好的底片的底片盒换下毛玻璃,先关闭摄谱仪前的小遮板再打开底片匣上的大遮板,再次检查光路无误后再用光阑的中孔对氦进行拍摄,曝光时打开小遮板,曝光后关闭小遮板.把氦光源换回成铁弧光源,用光阑的上,下孔各拍摄一次,曝光仍用小遮板控制.关上大遮板,关上电源,取下底片匣到暗室中冲冼底片,对底片进行观察分析.(2)对光谱片进行定性分析:把底片放在投影仪工作台上可以看到放大20倍的谱图.在底片上,中,下三部的中间部分确定待测谱线,该谱线细锐清楚,同时紧邻左右的两条谱线要尽可能的靠近而且清楚.再用读数显微镜确定待测氦谱及相邻的左右的两条铁谱?1和?2的位置,在谱板上找到对应的波长的数值.实验中测得的数据为:第一组:20.301?20.308?20.309321.267?21.258?21.254320.681?20.672?20.6753l1??20.306mml2??21.260mmlx??20.676mm再由铁谱谱线找到与之对应的谱线的波的波长为:篇二：棱镜摄谱仪近代物理实验题目：棱镜摄谱仪的使用和光谱分析学院：xx学院专业：物理学学生姓名：啪啪啪学号：啪啪啪啪啪完成时间：201x 年x月18日棱镜摄谱仪的使用和光谱分析啪啪啪（）摘要：使用棱镜摄谱仪测定了汞灯与氢氘灯的光谱，并以汞灯光谱各谱线位置与其波长的关系进行拟合，计算了氢氘灯光谱各谱线的波长。
ccd棱镜摄谱仪测波长实验报告
了解ccd棱镜摄谱仪的结构和原理，掌握利用ccd棱镜摄谱仪测量光的波长的方法和技巧。
实验原理：
ccd棱镜摄谱仪是一种用来测量光的波长的仪器。
ccd棱镜摄谱仪主要由光源、入射单缝、棱镜、ccd探测器等部分组成。
光经过入射单缝，形成一个单色光束，然后通过棱镜把不同波长的光分成不同的角度，最后由ccd探测器探测到信号并转换成数字信号，再经过电子计算机处理，得到光的波长。
实验步骤：
1、打开仪器，在桌面上找到ccd摄谱仪软件，打开并启动。
2、将样品放入入射单缝前，然后通过旋钮调节狭缝和准直物镜的位置，使光经过准直物镜射到单缝上。
3、打开ccd探测器，进行调试，使ccd探测器能够捕捉到光线的信号。
4、调节棱镜角度，使光线垂直于棱镜表面，使光以不同波长被分开。
通过ccd
探测器捕捉到光的信号，并通过软件将其转换为数字信号。
5、根据ccd软件给出的图形和数据，测量光线的波长。
6、重复实验，得出平均值。
实验结果：
通过本实验，我们测得了样品的光的波长为650.3nm。
经过多次实验，得到的平均值为650.2nm。
实验结论：
本实验通过ccd棱镜摄谱仪测量了样品的光的波长，了解了ccd棱镜摄谱仪的基本原理和用法。
在实验过程中，我们掌握了利用ccd探测器和软件测量光的波长的方法和技巧。
实验1 棱镜光谱实验光谱学研究的是各物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。
光谱是电磁波辐射按照波长的有序排列，通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、电子组态、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识，在化学分析中也提供了重要的定性与定量的分析方法。
发射光谱可以分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱、连续光谱。
线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。
随着科技的进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，所使用的都是以CCD 器件为核心构成的各种光学测量仪器。
PSP05型CCD 微机棱镜摄谱仪测量系统采用线阵CCD 器件接收光谱图形和光强分布，利用计算机的强大数据处理能力对采集到的数据进行分析处理，通过直观的方式得到我们需要的结果。
与其他产品相比，PSP05型摄谱仪具有分辨率高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，观察方式多样，物理现象显著，物理内涵丰富，软件功能强大等明显的优点，是传统棱镜摄谱仪的升级换代产品。
【实验目的】1.了解小型摄谱仪的结构、原理和使用方法。
2.学习摄谱仪的定标方法及物理量的比较测量方法（线形插值法）。
【实验原理】1．光谱和物质结构的关系每种物质的原子都有自己的能级结构，原子通常处于基态，当受到外部激励后，可由基态跃迁到能量较高的激发态。
由于激发态不稳定，处于高能级的原子很快就返回基态，此时发射出一定能量的光子，光子的波长（或频率）由对应两能级之间的能量差i E ∆决定。
0i i E E E ∆=-，i E 和0E 分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量，即：i i icE h hνλ∆== （1-1）得：i ihcE λ=∆，式中，i = 1，2，3，…，h 为普朗克常数，c 为光速。
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的光谱。
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（3）实验名称：用小型棱镜摄谱仪测定光波波长学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、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。
二、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。
三、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（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。
图（1），…为的光所成的狭缝的像，F1(λ1)，F2(λ2)，…分别是波长λ1，λ2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，…等为分立值，则摄得的光谱线也是谱图。
若光源辐射的波长λ1，λ2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。
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（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。
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（3）实验名称：用小型棱镜摄谱仪测定光波波长学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、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。
二、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。
三、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（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。
图（1）分别是波长为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。
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（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）。
实验二十八 小型棱镜摄谱仪的使用实验内容1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。
2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。
教学要求1．进一步认识原子辐射的微观机理，学习借助分析原子光谱的规律性研究微观世界的方法。
2．学习物理量的比较测量方法。
实验器材小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。
任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为λ，由能级间的能量差E ∆决定：Ehc ∆=λ 式中，h 为普朗克常数，c 为光速。
E ∆不同，λ也不同。
同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。
不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。
通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。
通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。
发射光谱分析常用摄谱仪进行。
小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。
实验原理1．氢原子光谱的规律1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式：)4(220-=n n n λλ （28-1） 式中，n=3，4，5 ，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。
用波数（λν1~=）表示的巴尔末公式为：)121(1~22n R H n n -==λν n=3，4，5 （28-2） 式（28-2）中，H R 称为氢原子光谱的里德堡常数。
用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（28-2）算出里德堡常数H R ，若与公认值H R =1.0967761710--⨯m 相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。
2．谱线波长的测量先用一组已知波长s λ的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数S TT 后，以S TT 为横坐标，s λ为纵坐标，作S TT ~s λ定标曲线。
棱镜摄谱和光谱分析PB05204044 张雯实验组别：20 实验台：实验目的：(1)熟悉摄谱仪的主要结构，了解电极架结构及使用方法(2)熟悉使用电弧发生器激发铁电弧(3)学会使用哈德曼光阑，用棱镜摄谱仪摄取光谱线(4)学会对光谱片作定性分析实验仪器：棱镜摄谱仪，电弧，哈德曼光阑，毛玻璃，氦光谱管，底片盒，谱板，读数显微镜实验原理：(1)棱镜摄谱仪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.如下图所示：λ1，λ2为已知的两条铁谱谱线。
λx为λ1，λ2所夹的未知谱线的波长。
l1，l2，lx 分别为λ1，λ2，λx处的读数。
当λ1与λ2很近时，∆l=α∆λ 成立（α为棱镜的色散率）因此可以用插入法得aλx-λ1ax= 其中a=l2-l1，ax=lx-l1即λx=λ1+(λ2-λ1)x aλ2-λ1a实验中必须用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱和读谱；台式投影仪上有读数装置，可以直接测量各相邻谱线间的距离，而光谱投影仪则需要将底片放到读数显微镜上来测量相邻谱线的距离.实验中最后确定的仪器各项数据：数据处理：实验中，测量的是一条氦谱谱线及其左边的两条铁谱谱线的相应位置lx，l1，l2。
如图：依据实验原理，有λx-λ1axa= ，则λx=λ1+(λ1-λ2)x，aλ1-λ2a其中a=l2-l1 ax=l1-lx铁谱的疏密和清晰程度各不相同，有的地方稀疏一些，有的地方稠密一些，每条谱线的粗细不同，相邻两条谱线的间距也有很大差别。
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（3）实验名称：用小型棱镜摄谱仪测定光波波长学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、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。
二、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。
三、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（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。
图（1）分别是波长为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。
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（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）。
实验1 棱镜光谱实验光谱学研究的是各物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。
光谱是电磁波辐射按照波长的有序排列，通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、电子组态、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识，在化学分析中也提供了重要的定性与定量的分析方法。
发射光谱可以分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱、连续光谱。
线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。
随着科技的进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，所使用的都是以CCD 器件为核心构成的各种光学测量仪器。
PSP05型CCD 微机棱镜摄谱仪测量系统采用线阵CCD 器件接收光谱图形和光强分布，利用计算机的强大数据处理能力对采集到的数据进行分析处理，通过直观的方式得到我们需要的结果。
与其他产品相比，PSP05型摄谱仪具有分辨率高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，观察方式多样，物理现象显著，物理内涵丰富，软件功能强大等明显的优点，是传统棱镜摄谱仪的升级换代产品。
【实验目的】1.了解小型摄谱仪的结构、原理和使用方法。
2.学习摄谱仪的定标方法及物理量的比较测量方法（线形插值法）。
【实验原理】1．光谱和物质结构的关系每种物质的原子都有自己的能级结构，原子通常处于基态，当受到外部激励后，可由基态跃迁到能量较高的激发态。
由于激发态不稳定，处于高能级的原子很快就返回基态，此时发射出一定能量的光子，光子的波长（或频率）由对应两能级之间的能量差i E ∆决定。
0i i E E E ∆=-，i E 和0E 分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量，即：i i icE h hνλ∆== （1-1）得：i ihcE λ=∆，式中，i = 1，2，3，…，h 为普朗克常数，c 为光速。
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的光谱。
此光谱反映了该物质元素的原子结构特征，故称为该元素的特征光谱。
通过识别特征光谱，就可对物质的组成和结构进行分析。
2．棱镜摄谱仪的工作原理复色光经色散系统（棱镜）分光后，按波长的大小依次排列的图案，称为光谱。
棱镜摄谱仪的构造由准直系统、偏转棱镜、成像系统、光谱接收四部分组成。
按所适用波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所使用的棱镜材料是不同的：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。
棱镜把平行混合光束分解成不同波长的单色光根据的是折射光的色散原理。
各向同性的透明物质的折射率与光的波长有关，其经验公式是：24B Cn A λλ=+++ （1-2）式中A 、B 、C 是与物质性质有关的常数。
由上式可知，短波长光的折射率要大些，例如一束平行入射光由1λ、2λ、3λ三色光组成，并且123λλλ<<，通过棱镜后分解成三束不同方向的光，具有不同的偏向角δ，其相对大小如图1-1所示。
小型摄谱仪常选用阿贝(Abbe)复合棱镜，它是由两个30︒角折射棱镜和一个45︒角全反射棱镜组成，如图1-2所示。
本实验系统就是利用棱镜的色散特性进行工作的摄谱仪。
在摄谱仪中，棱镜的主要作用是用来分光，即利用棱镜对不同波长的光有不同折射率的性质来分析光谱。
折射率n 与光的波长λ有关。
当一束白光或其它非单色光入射棱镜时，由于折射率不同，不同波长（颜色）的光具有不同的偏向角δ，从而出射线方向不同。
通常棱镜的折射率n 是随波长λ的减小而增加的（正常色散），所以可见光中紫光偏折最大，红光偏折最小。
一般的棱镜摄谱仪都是利用这种分光作用制成的。
摄谱仪的光学系统如图1-3所示，自光源S 发出的光，通过调节狭缝大小获得一宽度、光强适中的光束，此光束经准直透镜后成平行光射到棱镜上，再经棱镜色散，由成像系统成像于接收系统上。
3．用线形内插法求待测波长 这是一种近似测量波长的方法。
一般情况下，棱镜是非线性色散元件，但是在一个较小的波长范围内，可以认为色散是均匀的，即认为CCD 上接收的谱线的位置和波长有线性关系。
如波长为x λ1λ和2λ谱线之间，如图1-4CCD 采集软件上读出，如用d 和1分别表示谱线1λ和2λ的间距及1λ和x λ的间距，那么待测线波长为：121()x xdλλλλ=+- （1-3） 【实验仪器】下面分别介绍摄谱仪的几个主要元部件。
整套PSP05 CCD 微机摄谱仪的实验装置如下图1-5所示：（1）可调狭缝可调狭缝是光谱仪中最精密、最重要的机械部分，它用来限制入射光束，构成光谱的实际光源，直接决定谱线的质量。
狭缝是由一对能对称分合的刀口片组成，其分合动作由手轮控制。
手轮是保持狭缝精密的重要部分，因此转动手轮时一定要用力均匀、轻柔，狭缝盖内装有能左右拉动的哈特曼栏板。
（2）准直系统光源S发出的光，经可调狭缝后，经过透镜L1、L2后成一束平行光入射到恒偏转棱镜上。
实验过程中需微调可调狭缝的位置，当狭缝的位置处于L1、L2组合透镜的焦距上时，从透镜L2出射的光线为平行光。
（3）色散系统色散系统是一个恒偏转棱镜，它使光线在色散的同时又偏转64. 1 。
棱镜本身也可绕铅直轴转动。
（4）成像系统成像系统是平行光线经棱镜色散后的聚焦部分。
可以通过调焦手轮作前后移动进行调焦，调焦幅度约为40 mm。
成像效果可以通过旋转反光镜，将光线反射至毛玻璃上，用看谱镜透过看谱窗观察光谱。
（5）接收系统PSP05型CCD微机棱镜摄谱仪采用的是线阵CCD来接收光谱的光强分布，代替了传统的胶片曝光法，操作方便，提高了实验精度及实验数据处理能力。
CCD光强分布测量仪其核心是线阵CCD器件。
CCD器件是一种可以电扫描的光电二极管列阵，有面阵（二维）和线阵（一维）之分。
PSP05型CCD光强仪所用的是线阵CCD器件，性能参数如下表。
CCD电路盒上有1只DIP开关，改变这个时钟频率DIP开关的设置就改变了CCD器件对光信号的积分时间。
积分时间越长，光电灵敏度越高，时钟频率DIP 开关有5档，每档间是二进制关系，积分时间按1，2，4，8，16倍增加。
第1档频率最高（每秒10帧），一般放在1档上。
DB9插座，用来将CCD光强分布测量仪与USB100 计算机数据采集盒相连。
在电路盒上有1个调整扫描基线上下位置的小孔，扫描基线调整孔内有一只小电位器，用于调整“零光强”时扫描线在显示器上的位置，调整时用钟表起或小起子细心微微旋转，顺时针转动时，扫描基线将向上移动；反之，基线将下降。
【实验内容】1．安装光谱灯（选配件）。
打开包装箱，取出灯具管；拧下防护罩上的两颗螺钉，取下左右两只防护罩，取出灯具管里面的防震泡沫，之后再装上防护罩；插入立柱，将灯具管固定在立柱上。
将立柱旋入底盘，旋松锁紧螺钉，灯具管转动到与底盘同轴时旋紧锁紧螺钉；将灯具管导线连接在光谱灯的电源盒上，接通电源即可使用。
2．实验系统应平稳放置在实验工作平台上。
3．转动棱镜旋转台调节旋钮，将旋转指示指针移动至实验仪器面板的标度指示中心位置。
4．打开棱镜盒上盖，将棱镜放置在棱镜旋转台上面，放置位置可参照旋转台上面标示的放置位置（划线表示），这样可以节省调节时间。
用压片稍微压紧棱镜。
5．在准直系统前部放置光源，点亮光源，将其正对平行光管通光口径。
将反光镜旋转调节手轮顺时针旋至底，微调棱镜，使得通过看谱窗看到的光斑最强，压紧棱镜，并保持光斑在看谱窗的中心位置。
压紧棱镜时，压力不要过大以防棱镜变形或破碎。
6．取出可调狭缝，旋下其保护罩（切记），将其通光口径调节至0. 5 mm左右，安装在平行光管上。
狭缝应安装在垂直位置，否则谱线将成倾斜状，此时可转动可调狭缝，直至底片上的谱线在铅垂方向为止，再调节可调狭缝调节手轮，使狭缝通光口径缓慢变小，同时用看谱镜观察看谱窗上的谱线变化，直至所见谱线亮度、宽度适中，谱线成像清晰为止，停止调节手轮。
若谱线不能完全充满看谱窗横向视场，则说明棱镜旋转平台不平整，应加以调节，此时可以微调棱镜旋转平台上的3个十字调节螺钉(如图1-6所示)，调节时注意观察变化规律，直至谱线充满看谱窗横向视场为止。
若看谱窗上的谱线成像始终模糊，应改变可调狭缝刀口与准直物镜之间的距离，当狭缝刀口正好处于组合准直物镜的焦距上时成像效果最佳，此时在看谱窗的所见的谱线，宽度、亮度适中，成像清晰。
旋紧狭缝和棱镜压片固定螺钉。
7．用一谱线已知的光源（如钠灯、汞灯或其它一已知光源）定标。
将定标光源正对狭缝刀口，此时可以调节棱镜旋转台调节旋钮，在CCD可见视场内尽可能出现最多的谱线，这样便于定标和实验谱线的比较，从而方便数据处理，减小实验误差。
将反光镜旋转手轮逆时针旋转至底。
利用本实验系统自带的采集软件采集谱线，并保存谱线样本（软件具体操作方法见软件使用说明书）。
若CCD接收的谱线水平幅度较宽，可以微调成像系统的微调手轮和像面倾斜螺钉，在软件界面上得出较为理想的曲线。
8．在不改变任何光学系统的前提下，即不改变狭缝位置，不旋转棱镜旋转台，不调节成像微调手轮。
移去定标光谱灯，将待测光谱灯移近狭缝，并正对好狭缝刀口，利用CCD采集待测样本曲线，并保存样本曲线。
对比定标光谱曲线和待测光谱曲线，得出两光谱各谱线之间的相对位置关系，利用线性插值法（注意：相邻谱线间隔不能相差过大，否则会增大实验误差），计算出待测光谱线波长，并与给出的标准谱线波长值比较，得出实验误差。
实验数据表格：待测未知谱线原始数据记录及表格：9.实验结束后，不要将可调狭缝刀口长时间处于紧闭状态。
【注意事项】1．因光谱线相对于环境光显得有点暗弱，本实验应尽量安排在暗室中进行，这样比较利于光谱的观察和辨别。
2．CCD电路盒上有1只DIP开关，改变这个时钟频率DIP开关的设置就改变了CCD器件对光信号的积分时间。
积分时间越长，光电灵敏度越高，时钟频率DIP开关有5档，每档间是二进制关系，积分时间按1，2，4，8，16倍增加。
第1档频率最高（每秒10帧），一般放在1档上。
DB9插座，用来将CCD光强分布测量仪与计算机数据采集盒相连。
在电路盒上有1个调整扫描基线上下位置的小孔，扫描基线调整孔内有一只小电位器，用于调整“零光强”时扫描线在显示器上的位置，调整时用钟表起或小起子细心微微旋转，顺时针转动时，扫描基线将向上移动；反之，基线将下降。
通常基线位置应调节在满幅度的10 % 左右。
3．如果采集到的光谱线出现大面积“削顶”，则有两种可能：一是CCD器件饱和，说明光信号过强，这时可以将光源稍微离开光源一点距离；二是软件中选项里的增益参数调得过大，应使之减小（一般增益置为1）。
4．如发现采集的光谱曲线上毛刺较多，检查狭缝刀口是否有尘埃，可用蚕丝棉沾取酒精小心擦拭。
5．在安装调节棱镜时，手指只能接触棱镜的棱边，勿接触光学面，避免污染光学面，从而影响实验效果；在压紧棱镜时，切勿用力过大，谨防压坏棱镜。
