Transcript 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

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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