關(guān)于棱鏡光學(xué)性質(zhì)的研究EXPERIMENTREPORT匯報人：楊杰,肖賀文目錄實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?實(shí)驗(yàn)方法及步驟2數(shù)據(jù)處理及分析3實(shí)驗(yàn)結(jié)論及意義4CONTENTS目的：1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸硎煜す庾V分析基本方法研究棱鏡色散曲線（汞燈、鈉燈）驗(yàn)證柯西色散公式計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理的方法對比分析并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器：JJY型分光儀、平面鏡、三棱鏡、高壓汞燈、鈉光燈、汞燈以及鈉燈的光譜；實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?原理：復(fù)色光:由不同波長混合成的光源；汞燈，鈉燈光譜分析：觀察復(fù)色光發(fā)射的光譜，并從原子內(nèi)部電子狀態(tài)的量子特性，玻璃的色散特性，原子能級，及電子能級躍遷來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋

分光儀器：使復(fù)色光在通過棱鏡時發(fā)生色散。（由于復(fù)色光的各種色光通過棱鏡時折射率不同，傳播方向發(fā)生偏折）測量儀器：測量角度的儀器41.

2.說內(nèi)容，原理及目的、方法及步驟、數(shù)據(jù)處理及分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及意義3.說目的，熟悉光譜分析的基本方法；實(shí)驗(yàn)研究棱鏡色散曲線；驗(yàn)證柯西色散公式；掌握計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理的方法。4.說原理，首先，我們知道光的色散(Dispersionoflight)指的是復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象;復(fù)色光通過棱鏡分解成單色光的現(xiàn)象;光纖中由光源光譜成分中不同波長的不同群速度所引起的光脈沖展寬的現(xiàn)象。色散也是對光纖的一個傳播參數(shù)與波長關(guān)系的描述。光的色散可以用三棱鏡，衍射光柵，干涉儀等來實(shí)現(xiàn)。光的色散證明了光具有波動性。當(dāng)入射光不是單色光并且入射到三棱鏡上時，雖然入射角對各種波長的光都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同，從而有了對光色散性質(zhì)的研究。借助三棱鏡對不同光源的色散性質(zhì)的研究，利用計算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，從而驗(yàn)證柯西色散公式的驗(yàn)證，分析比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到結(jié)論；5實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?原理：62實(shí)驗(yàn)方法及步驟調(diào)節(jié)分光儀（粗調(diào)和細(xì)調(diào)）（1）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦無窮遠(yuǎn)（2）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直（3）調(diào)整平行光管，使其產(chǎn)生平行光，并使其光軸與儀器轉(zhuǎn)軸平行測量三棱鏡的頂角（自準(zhǔn)直法和棱脊分束法，測量三次，求取平均值）測量不同光譜的最小偏向角（測量三次求取平均值）求汞燈各種光譜的折射率n及不確定度。根據(jù)折射率n與波長作出玻璃材料的色散曲線,驗(yàn)證柯西色散公式。73數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法83數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：93數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：10數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：3113數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：123數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：比對常見光學(xué)材料的色散曲線，經(jīng)過簡單換算可知實(shí)驗(yàn)中所用三棱鏡的材料為輕火石玻璃133數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——結(jié)果分析143數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——誤差分析及解決方案系統(tǒng)誤差（1）儀器誤差分光計調(diào)節(jié)不正確導(dǎo)致誤差；改進(jìn)：粗調(diào)到位很重要,三面平行再細(xì)調(diào);

三面一點(diǎn)像清晰,逐次調(diào)節(jié)慢慢來；室內(nèi)漆黑譜線明,光源緊靠狹縫來；不同曲線有個性,狹縫窄了找小角；左右轉(zhuǎn)動載物臺,定位觀測無差錯。153數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——誤差分析及解決方案（2）方法誤差同一種材料可能存在不同的正常色散區(qū)；軌道貫穿理論與原子實(shí)的極化；利用最小偏向角法測折射率存在誤差疊加累計，使相對誤差增大。（3）裝置誤差三棱鏡頂角過小影響譜線的色散程度；改進(jìn)：使用頂角大，角色散率大的三棱鏡使分辨率大（4）環(huán)境誤差外界光干擾影響譜線的觀測；改進(jìn)：在較暗環(huán)境中進(jìn)行觀測；空氣濕度，溫度影響，導(dǎo)致空氣折射率不為1。163數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——誤差分析及解決方案（5）人為誤差轉(zhuǎn)動載物臺不仔細(xì)，操作中易碰到三棱鏡，會影響最小偏向角的確定和讀數(shù)；由于用眼睛觀測光譜受到人眼對不同波長電磁波的靈敏度，相對可見度，與譜線強(qiáng)度的限制，產(chǎn)生誤差。偶然誤差讀數(shù)不準(zhǔn)；最小偏向角判斷不準(zhǔn)確；改進(jìn)：多次測量取平均值，并計算不確定度，左右逼近法。粗大誤差某些數(shù)據(jù)錯誤或者偏差過大，歪曲測量結(jié)果；改進(jìn)：剔除壞數(shù)據(jù)，進(jìn)行再次測量。173數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋

18按光譜機(jī)制分類發(fā)射光譜樣品光源分光器紀(jì)錄儀吸收光譜連續(xù)光源樣品分光器紀(jì)錄儀按光譜結(jié)構(gòu)分類連續(xù)光譜線狀光譜固體熱輻射原子發(fā)光帶狀光譜分子發(fā)光光譜的分類數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋數(shù)據(jù)處理及分析319§2.3氫原子光譜及其經(jīng)驗(yàn)規(guī)律

巴耳末公式B=3645.6?里德伯公式Rh=4/B=1.0967758×107m-1203數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋鈉原子能級圖及觀測的光譜圖21數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋數(shù)據(jù)處理及分析34P4S3P3D3S3P

鈉雙黃線解釋五條譜線解釋22堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)對于堿金屬原子的光譜，當(dāng)用高分辨率光譜儀進(jìn)行觀察時，發(fā)現(xiàn)每一條光譜線不是簡單的一條線，而是由二條或三條線組成的，這稱作光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。所有堿金屬原子的光譜有相仿的精細(xì)結(jié)構(gòu)。主線系和第二輔線系的每一條光譜線是由兩條線構(gòu)成的，第一輔線系及柏格曼線系是由三條線構(gòu)成的。大家熟悉的鈉的黃色光（5893?）就是它的主線系第一條線，這是由波長為5890?和5896?的兩線組成的。下圖是堿金屬原子三個光譜線系前四條線的精細(xì)結(jié)構(gòu)和線系限的示意圖，堅(jiān)直線代表光譜線的精細(xì)成分,它們的間隔代表譜線成分的波數(shù)差。23汞原子能級圖及發(fā)射光譜數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋243數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——實(shí)驗(yàn)改進(jìn)改進(jìn)一：改進(jìn)二：

以任意角入射，i1為光線入射角，i4為經(jīng)棱鏡色散后的出射角。253數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——實(shí)驗(yàn)改進(jìn)（2）折射率測量方法改進(jìn)以任意角入射，i1為光線入射角，i4為經(jīng)棱鏡色散后的出射角優(yōu)點(diǎn)：測量數(shù)據(jù)少，是一種靜態(tài)測量，更直觀簡介。缺點(diǎn)：在公式推導(dǎo)，計算過程及不確定度的計算上都比較繁瑣。264實(shí)驗(yàn)結(jié)論及意義運(yùn)用已知柯西色散公式的材料，利用棱鏡光譜儀來測量未知譜線的波長；運(yùn)用棱鏡光譜儀測得原子光譜來探究未知材料元素的構(gòu)成；事實(shí)上，成像光譜技術(shù)因其能夠獲得被測目標(biāo)的兩維空間信息和一維光譜信息，而有著廣泛的運(yùn)用的目標(biāo)圖像含有豐富的空間,輻射和光譜三重信息，能夠表現(xiàn)出被測目標(biāo)空間分布的影像特征，同時可以以某一個像元或者某像元組得到其相應(yīng)的光譜信息。目前制造的各種分光儀器中，光柵逐漸取代了棱鏡，更令人注目的是，隨著全息技術(shù)的發(fā)展，全息光柵與刻化光柵相比具有色分辨本領(lǐng)高，自由光譜范圍廣，有效孔徑大，有效效率高的特點(diǎn)，成為人們研究光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力工具。實(shí)驗(yàn)意義：27參考文獻(xiàn)【1】楊福家.原子物理.【M]】北京；高等教育出版社.200839—64【2】胡亞范.朱二曠.陳海良.測量棱鏡色散規(guī)律的方法改進(jìn)【J】.物理實(shí)驗(yàn)【3】王小懷.分光計調(diào)節(jié)和使用中的困難及解決措施【J】.物理實(shí)驗(yàn).廣東.1006-7167（2007）02-0035-03【4】王敏.分光計最小偏向角法測量方案及其誤差產(chǎn)生原因與改進(jìn)【J】物理實(shí)驗(yàn)【5】何穎卓翟琛.在玻璃棱鏡折射率實(shí)驗(yàn)中測量最小偏向角法