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λx 的待测谱线
λ1 λx λ2
位于已知波长λ1和λ2谱线之间，如右图所示。 则有： λx =λ1+x /d (λ2－λ1) （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（λ1、λx 、λ2）的位置，测量6~8次。根据“线性插入法”求出待测波长
λx 。
实验数据：
数据处理：
根据原始数据记录（表1）计算出“x ”和“d ”。列表如下：
根据公式（1）计算出待测波长λx ：
λx =λ1+/d
(λ2－λ1)
λx =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：
σ
x
=
(x ∑6⨯(6-1)
i =1
1
6
i
-)
2
=
130
[(0. 303
-0. 3028)
2
+(0. 302-0. 3028)
2
+ +(0. 302-0. 3028)
2
]=0. 0009
“x ”的总的不确定度为：
U
x
=2x
+U
2B
=0. 0009
2
+(
0. 004
3
)
2
=0. 0024
同理：“d ” 的不确定度为：
σ
=
d
∑(d
6⨯(6-1)
i =1
2d
2B
1
6
i
-d )
2
=0. 0008
U
d
=σ+U =0. 0008
2
+(
0. 004
3
)
2
=0. 0023
λx 的不确定度估算：
根据间接测量的不确定度的传递公式：
U
=
(∂λx ∂x
U x ) +(
2
∂λx ∂d
λx
U d )
2
得：
⎡1⎤
U λ=(λ2-λ1) U x
x ⎢d ⎥ ⎣⎦
22
⎡0. 3028⨯1. 92⎤⎡-1. 92⎤
=⨯0. 0024+⎢⨯0. 0023⎥2⎢0. 528⎥ ⎣⎦⎣(0. 528) ⎦
=±0. 013
λx 相对不确定度为：
2
⎡-x ⎤+⎢(λ2-λ1) U d ⎥2
⎣(d ) ⎦
2
U
r λx
=
U
λx
λx
=
0. 013434. 739
=±3. 0⨯10
-5
λx 的测量结果为：
λx =(434. 74±0. 02) nm
U
r λx
-5
=±3. 0⨯10
测量者：卢秋菊/黄彩婷（化学学院食品09-2）
2010/09/27 测量者：刘丽芝，阮连英（食品09-2） 实验台号：9号
2010-9-27
光谱的观察 与波长的测量
实验报告
2010-09-01
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λx 的待测谱线
λ1 λx λ2
位于已知波长λ1和λ2谱线之间，如右图所示。 则有： λx =λ1+x /d (λ2－λ1) （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（λ1、λx 、λ2）的位置，测量6~8次。根据“线性插入法”求出待测波长
λx 。
实验数据：
数据处理：
根据原始数据记录（表1）计算出“x ”和“d ”。列表如下：
根据公式（1）计算出待测波长λx ：
λx =λ1+/d
(λ2－λ1)
λx =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：
σ
x
=
(x ∑6⨯(6-1)
i =1
1
6
i
-)
2
=
130
[(0. 303
-0. 3028)
2
+(0. 302-0. 3028)
2
+ +(0. 302-0. 3028)
2
]=0. 0009
“x ”的总的不确定度为：
U
x
=2x
+U
2B
=0. 0009
2
+(
0. 004
3
)
2
=0. 0024
同理：“d ” 的不确定度为：
σ
=
d
∑(d
6⨯(6-1)
i =1
2d
2B
1
6
i
-d )
2
=0. 0008
U
d
=σ+U =0. 0008
2
+(
0. 004
3
)
2
=0. 0023
λx 的不确定度估算：
根据间接测量的不确定度的传递公式：
U
=
(∂λx ∂x
U x ) +(
2
∂λx ∂d
λx
U d )
2
得：
⎡1⎤
U λ=(λ2-λ1) U x
x ⎢d ⎥ ⎣⎦
22
⎡0. 3028⨯1. 92⎤⎡-1. 92⎤
=⨯0. 0024+⎢⨯0. 0023⎥2⎢0. 528⎥ ⎣⎦⎣(0. 528) ⎦
=±0. 013
λx 相对不确定度为：
2
⎡-x ⎤+⎢(λ2-λ1) U d ⎥2
⎣(d ) ⎦
2
U
r λx
=
U
λx
λx
=
0. 013434. 739
=±3. 0⨯10
-5
λx 的测量结果为：
λx =(434. 74±0. 02) nm
U
r λx
-5
=±3. 0⨯10
测量者：卢秋菊/黄彩婷（化学学院食品09-2）
2010/09/27 测量者：刘丽芝，阮连英（食品09-2） 实验台号：9号
2010-9-27
光谱的观察 与波长的测量
实验报告
2010-09-01