1.光拍法测量光的速度 1.实验目的? 答:用声光频移法获得光拍,通过测量光拍的波长和频率来确定光速, 2.什么是拍?形成拍的条件是什么? 答:两个频率都较大但相差很小的同向简谐振动合成时,所产生的振幅时而加强时 而减弱的现象称为拍。速度相同,振面相同,频差较小而同向传播的简谐波的叠加 形成拍 3.什么是拍频? 答:单位时间内振动加强或减弱的次数叫做拍频 4.什么是声光效应? 答:介质中的超声波能使入射的光束发生衍射,这就是所谓的声光效应。 5.为什么两束光波没有发生干涉现象? 答:因为两束光的频率不同。 6.利用相位差法测量光速 答:使用相位差法测定光速实现方法是:光发射器是一个以频率为50MHz发射光脉 冲的发光二极管。接收器是能把光信号转换成50MHz交流信号的光敏二极管。(另 条信号线将一个与光信号同步且在测量之初同相位的参考信号传输给示波器。) 所以当光程差增加了Δs,则接收到的信号相位会因传输时间的增加而变化△<=2rf△t (f=50MHz)。其中待测的传输时间将通过一种电子信号的处理手段进行放大和处理 即接收到的光电转换信号与参考信号在通过一个只通过低频信号的滤波器前都将 与一个频率为f=499MHz的信号合成这样通过的频率就是合成后的“拍频”f f=0.MHz。这种合成对传输引起的相位差没有影响,但是示波器更容易显示了。当 光电转换信号与参考信号用李萨如图的方法在示波器上显示,发现示波器上显示的 是一个类似圆波形。调节光发射器到光接收器的光程差,则由于光电转换信号与参 考信号相位差随着发生变化所以圆波形发生翻转,当由正圆变到一条斜线段时位相 差变了2(当然由斜线段变到圆时也变化π2)。记下相位差变了m2的光程差△s,则 根据公式△φ求得光速度值。 【返回】 2.阿贝成像与空间滤波 1.阿贝成像的原理是什么? 答:物是一系列不同空间频率的集合入射光经物平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦 面(频谱面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加 形成像 2.画出阿贝成像的光路图
1.光拍法测量光的速度 1．实验目的？ 答: 用声光频移法获得光拍，通过测量光拍的波长和频率来确定光速。 2．什么是拍？形成拍的条件是什么？ 答：两个频率都较大但相差很小的同向简谐振动合成时，所产生的振幅时而加强时 而减弱的现象称为拍。速度相同，振面相同，频差较小而同向传播的简谐波的叠加 形成拍。 3．什么是拍频？ 答：单位时间内振动加强或减弱的次数叫做拍频。 4．什么是声光效应？ 答：介质中的超声波能使入射的光束发生衍射，这就是所谓的声光效应。 5．为什么两束光波没有发生干涉现象？ 答：因为两束光的频率不同。 6. 利用相位差法测量光速。 答：使用相位差法测定光速实现方法是:光发射器是一个以频率为 50MHz 发射光脉 冲的发光二极管。接收器是能把光信号转换成 50MHz 交流信号的光敏二极管。(另 一条信号线将一个与光信号同步且在测量之初同相位的参考信号传输给示波器。) 所以当光程差增加了 Δs,则接收到的信号相位会因传输时间的增加而变化:Δ<=2πfΔt (f=50MHz)。其中待测的传输时间将通过一种电子信号的处理手段进行放大和处理: 即接收到的光电转换信号与参考信号在通过一个只通过低频信号的滤波器前,都将 与一个频率为 f′=49.9MHz 的信号合成,这样通过的频率就是合成后的“拍频”:ff′=0.1MHz。这种合成对传输引起的相位差没有影响,但是示波器更容易显示了。当 光电转换信号与参考信号用李萨如图的方法在示波器上显示,发现示波器上显示的 是一个类似圆波形。调节光发射器到光接收器的光程差,则由于光电转换信号与参 考信号相位差随着发生变化,所以圆波形发生翻转,当由正圆变到一条斜线段时位相 差变了 π/2 (当然由斜线段变到圆时也变化 π/2)。记下相位差变了 π/2 的光程差 Δs,则 根据公式 求得光速度值。 【返回】 2.阿贝成像与空间滤波 1．阿贝成像的原理是什么？ 答：物是一系列不同空间频率的集合.入射光经物平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦 面(频谱面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加, 形成像. 2．画出阿贝成像的光路图。 2 s c f =
光栅 物镜 频谱面 像平面 3.阿贝成像的意义? 答:阿贝把物体或图片看成是包含一系列空间频率的衍射屏,物体通过透镜成像的 过程分为两步:第一步是信息分解:夫琅和费衍射起分频作用,将各种空间频率的 平面波分开,在透镜的后焦面上形成频谱。第二步是信息合成:干涉起综合作用。 它是光学信息处理的理论基础。它以一种新的频谱语言来描述信息,它启发人们用 改造频谱的方法来改造信息。 4什么是空间频率,空间频谱? 答:空间频率:空间频率为v=1/dx,空间圆频率k,=2π/d=2πx。在光学中 空间频率表示单位长度内复振幅的重复次数。对三维空间沿任意方向复振幅的周期 性,可用ⅹ、y、z坐标轴的空间周期(空间频率)分量表达。 空间频谱:在透镜的像方焦面上物体的夫琅和费衍射图样 5什么是空间滤波,怎样实现? 答:空间滤波的具体作法如下,阿贝成像原理告诉我们,物信息的频谱展现在透镜 的后焦面(傅氏面)上,我们可在这平面上放置不同结构的光阑,以提取(或摒弃) 某些频段的物信息,亦即我们可主动地改变频谱,以此来达到改造图像的目的。用 频谱分析的眼光来看,傅氏面上的光阑起着“选频”的作用。广义地说,凡是能够直 接改变光信息空间频谱的器件,通称空间滤波器或光学滤波器。 下图是一组具有不同频率特性的简单空间滤波器: (a)低通 (b)高通(c)带通 【返回】 3.锁相放大器 什么是锁相放大器? 答:在测量的弱物理量(如弱光,弱磁、弱声、小位移、微温差、微电导及微振动 等),一般都通过各种传感器作电量转换,使检测对象变换成电量。但由于弱物理
3．阿贝成像的意义？ 答：阿贝把物体或图片看成是包含一系列空间频率的衍射屏，物体通过透镜成像的 过程分为两步：第一步是信息分解：夫琅和费衍射起分频作用，将各种空间频率的 平面波分开，在透镜的后焦面上形成频谱。第二步是信息合成：干涉起综合作用。 它是光学信息处理的理论基础。它以一种新的频谱语言来描述信息，它启发人们用 改造频谱的方法来改造信息。 4.什么是空间频率，空间频谱？ 答：空间频率：空间频率为 vｘ=1/ｄｘ，空间圆频率 kｘ=２π/ｄ=２πνｘ。在光学中， 空间频率表示单位长度内复振幅的重复次数。对三维空间沿任意方向复振幅的周期 性，可用ｘ、ｙ、ｚ坐标轴的空间周期（空间频率）分量表达。 空间频谱：在透镜的像方焦面上物体的夫琅和费衍射图样。 5.什么是空间滤波，怎样实现？ 答：空间滤波的具体作法如下，阿贝成像原理告诉我们，物信息的频谱展现在透镜 的后焦面（傅氏面）上，我们可在这平面上放置不同结构的光阑，以提取（或摒弃） 某些频段的物信息，亦即我们可主动地改变频谱，以此来达到改造图像的目的。用 频谱分析的眼光来看，傅氏面上的光阑起着“选频”的作用。广义地说，凡是能够直 接改变光信息空间频谱的器件，通称空间滤波器或光学滤波器。 下图是一组具有不同频率特性的简单空间滤波器： 【返回】 3.锁相放大器 1. 什么是锁相放大器？ 答：在测量的弱物理量(如弱光，弱磁、弱声、小位移、微温差、微电导及微振动 等)，一般都通过各种传感器作电量转换，使检测对象变换成电量。但由于弱物理
量本身的涨落、传感器的本底与测量仪器噪声的影响,被测的有用电信号是一种被 强于数千甚至数十万倍的噪声所淹没的微弱信号.为了大幅度提高检测下限和测量 灵敏度,我们不仅要减小测量系统的噪声,而且要能从噪声中提取信号.这就要使 用锁相放大器,即采用相关检测的方法来测量。其特点是: ).首先使测量系统的主要部分,避开噪声功率密度大的地方,从而使输入噪声 较小。我们已知在低频区,闪烁噪声可以比白噪声髙出数倍、数十倍、甚至数百 倍.因此,我们要设法使信号不失真的从低频区移出。 (2)对不同的频率信号,我们应该设法将其移频至固定中心频率,这样就可使用 固定中心频率,固定带宽的带通滤波器。 (3)从信号与噪声的特征对比可以看出,信号与多数噪声有频率和相位两方面不 同。带通滤波器(BPF)只是利用频率特征的识别.因此,如果再利用相位特征的 识别,将可把同频率、不同相位的噪声大量排除.在光学中,对频率和相位都进行 区分的方法称为相干法,故这种检测叫相干检测.在电子学中,这种方法称作要锁 定相位,所以叫锁相放大器。 2.在实验中相敏检波器的作用是什么? 答:相敏检波器是锁相放大器里的关键部分。信号通道把输入信号选频放大(初步 滤除噪声)后,输给相敏检波器;参考通道在触发信号的同步下,输出相位可调的、 与输入信号同频的1:1方波;相敏检波器则比较这两路信号,输出直流信号,其 幅度与两路输入信号幅度和它们的相位差成比例,因此改变相位差就可以区分有用 信号和无用信号,从而把淹没在噪音中的有用信号提取出来 3锁相放大器的增益是多少? 答:放大的增益G>101(220dB),可将0.11pV的信号放大到10V。 4微弱信号除了使用锁相放大器之外,还有没有其他的检测方法? 答:检测淹没在噪音里的有用信号除了使用锁相放大器之外,还可以使用信号处理 中频谱分析的方法,即利用噪音与有用信号的频谱不同,使用合适的滤波器分离噪 音来提取有用信号。 5这个实验的目的是什么?什么是相关器? 答:这个实验的目的是了解相关器的原理、测量相关器的输出特性;相关器由相敏 检波器与低通滤波器组成,是锁相放大器的核心部件 【返回】 4.全息照相 1全息照相与普通照片的区别是什么? 答:振幅和位相是反映光波特性的两个参量,一束单色光所携带的全部信息都包含 在这两个参量中。普通照片只能记录物体表面各点射出光的振幅(明暗程度)分布, 不能记录光波的位相信息,显现的只是被摄物体表面的平面象,不能反映被摄物体 表面的凹凸及远近的差别,无立体感。全息照相则是利用光的干涉和衍射原理将物 体表面射出光波的振幅和位相以干涉条纹的形式同时记录在感光底版上,并在一定 条件下使其再现出来,形成原物逼真的立体图象 2这个实验的要点是什么?
量本身的涨落、传感器的本底与测量仪器噪声的影响，被测的有用电信号是一种被 强于数千甚至数十万倍的噪声所淹没的微弱信号．为了大幅度提高检测下限和测量 灵敏度，我们不仅要减小测量系统的噪声，而且要能从噪声中提取信号．这就要使 用锁相放大器，即采用相关检测的方法来测量。其特点是； （1）.首先使测量系统的主要部分，避开噪声功率密度大的地方，从而使输入噪声 较小。我们已知在低频区，闪烁噪声可以比白噪声高出数倍、数十倍、甚至数百 倍．因此，我们要设法使信号不失真的从低频区移出。 （2）.对不同的频率信号，我们应该设法将其移频至固定中心频率，这样就可使用 固定中心频率，固定带宽的带通滤波器。 （3）.从信号与噪声的特征对比可以看出，信号与多数噪声有频率和相位两方面不 同。带通滤波器（BPF）只是利用频率特征的识别．因此，如果再利用相位特征的 识别，将可把同频率、不同相位的噪声大量排除．在光学中，对频率和相位都进行 区分的方法称为相干法，故这种检测叫相干检测．在电子学中，这种方法称作要锁 定相位，所以叫锁相放大器。 2. 在实验中相敏检波器的作用是什么？ 答：相敏检波器是锁相放大器里的关键部分。信号通道把输入信号选频放大(初步 滤除噪声)后，输给相敏检波器；参考通道在触发信号的同步下，输出相位可调的、 与输入信号同频的 1：1 方波；相敏检波器则比较这两路信号，输出直流信号，其 幅度与两路输入信号幅度和它们的相位差成比例，因此改变相位差就可以区分有用 信号和无用信号，从而把淹没在噪音中的有用信号提取出来。 3.锁相放大器的增益是多少？ 答：放大的增益 G>1011(220dB)，可将 0.11μV 的信号放大到 10V。 4.微弱信号除了使用锁相放大器之外，还有没有其他的检测方法？ 答：检测淹没在噪音里的有用信号除了使用锁相放大器之外，还可以使用信号处理 中频谱分析的方法，即利用噪音与有用信号的频谱不同，使用合适的滤波器分离噪 音来提取有用信号。 5. 这个实验的目的是什么？什么是相关器？ 答：这个实验的目的是了解相关器的原理、测量相关器的输出特性；相关器由相敏 检波器与低通滤波器组成，是锁相放大器的核心部件。 【返回】 4.全息照相 1.全息照相与普通照片的区别是什么？ 答：振幅和位相是反映光波特性的两个参量，一束单色光所携带的全部信息都包含 在这两个参量中。普通照片只能记录物体表面各点射出光的振幅(明暗程度)分布， 不能记录光波的位相信息，显现的只是被摄物体表面的平面象，不能反映被摄物体 表面的凹凸及远近的差别，无立体感。全息照相则是利用光的干涉和衍射原理将物 体表面射出光波的振幅和位相以干涉条纹的形式同时记录在感光底版上，并在一定 条件下使其再现出来，形成原物逼真的立体图象。 2.这个实验的要点是什么？
答:实验条件:相干性好的光源;高分辩率的全息感光材料(全息干版)、机械稳定 性好的光学元件装置和一个抗震性能好的工作台。 3拍摄全息照片应当注意哪些问题? 答:(1)各光学元件、全息底版、被摄物都必须紧紧固定在全息台上,拍摄时不能有 任何微小移动或振动,曝光时,不要接触工作台,不要随意走动,防止实验室有过 大气流流动,导致条纹模糊不清,降低全息照片质量 (2)合理的拍摄光路拍摄全息图时,需要选用合适的分束镜,使物光与参考光的光 强比在2:1~10:1范围;投射到全息底版上的物光和参考光间的夹角一般选取 45°~90°之间:尽可能减小物光和参考光的光程差,物光与参考光的光程差尽量 相等 3)正确的曝光时间和显影、定影时间 4.为什么在拍摄全息照片时不能有振动? 全息图记录的一般光路是激光器输出的光束经过分束镜后,分成两束相干光, 束足够强的相干光经全反镜M反射再经L扩束后均匀地照射在被摄物体上,再 从物体表面反射到感光底版上,这束光称为物光,同时另一束相干光通过全反镜 M2反射及扩束镜L2扩束后,直接投射到感光底版上,这束光称为参考光。物光和 参考光在感光底版上叠加,发生干涉,形成许多明暗不同、疏密不同的条纹、小环、 斑点等干涉图象,感光底版将这些图象记录下来,就是一张全息照相的照片。如果 在拍摄时有振动,干涉图象将发生变化,这时拍摄的照片无法记录正确的物光与参 考光束间位相关系。 5你所知道全息照相还在哪些领域有应用? 1)全息干涉计量 由于位移半个激光的波长,干涉条纹就会发生变化,因此,干涉计量的精度比 使用比较测量方法的精度要高的多。因此,全息干涉量度在无损检验、微应力应变 测量、形状的检测、振动分析等各种领域得到广泛应用,解决了许多用其它手段难 以解决的问题。 2)全息显微术 采用全息显微镜对三维物体作出全息图,然后通过全息图显现物体的三维象 这样就解决了一般显微镜中分辨本领与景深的矛盾,尤其是在需要观察透明体内的 颗粒分布时,这种方法是很重要的。全息放大可以利用波面变化和波长变化来实现, 即改变记录和再现全息图光波波前的曲率,改变记录和再现的波长以获得一个很大 的放大率 3)全息信息存贮 现代数据处理中,不仅要求容量大,而且要求存贮速度要高,使现在通常采用 的磁存贮不能满足需要。计算表明光学或全息存贮要比磁存贮的容量大几个数量级, 用铌酸锂单晶来记录全息图,一立方厘米大小的单晶内,可存贮1000幅,这是因 为在光的照射下,铌酸锂折射率的改变量正比于入射光强而表现出来的纯位相分布 的多层性可以记录多层全息图的缘故,以全息图的方式来存贮信息和恢复信息比用 实象好
答：实验条件：相干性好的光源；高分辩率的全息感光材料(全息干版)、机械稳定 性好的光学元件装置和一个抗震性能好的工作台。 3.拍摄全息照片应当注意哪些问题？ 答：⑴各光学元件、全息底版、被摄物都必须紧紧固定在全息台上，拍摄时不能有 任何微小移动或振动，曝光时，不要接触工作台，不要随意走动，防止实验室有过 大气流流动，导致条纹模糊不清，降低全息照片质量。 ⑵合理的拍摄光路:拍摄全息图时，需要选用合适的分束镜，使物光与参考光的光 强比在 2:1～10:1 范围；投射到全息底版上的物光和参考光间的夹角一般选取 45°～90°之间；尽可能减小物光和参考光的光程差,物光与参考光的光程差尽量 相等； ⑶正确的曝光时间和显影、定影时间 4.为什么在拍摄全息照片时不能有振动？ 全息图记录的一般光路是激光器输出的光束经过分束镜后，分成两束相干光， 一束足够强的相干光经全反镜 反射再经 扩束后均匀地照射在被摄物体上，再 从物体表面反射到感光底版上，这束光称为物光，同时另一束相干光通过全反镜 反射及扩束镜 扩束后，直接投射到感光底版上，这束光称为参考光。物光和 参考光在感光底版上叠加，发生干涉，形成许多明暗不同、疏密不同的条纹、小环、 斑点等干涉图象，感光底版将这些图象记录下来，就是一张全息照相的照片。如果 在拍摄时有振动，干涉图象将发生变化，这时拍摄的照片无法记录正确的物光与参 考光束间位相关系。 5.你所知道全息照相还在哪些领域有应用？ 1) 全息干涉计量 由于位移半个激光的波长，干涉条纹就会发生变化，因此，干涉计量的精度比 使用比较测量方法的精度要高的多。因此，全息干涉量度在无损检验、微应力应变 测量、形状的检测、振动分析等各种领域得到广泛应用，解决了许多用其它手段难 以解决的问题。 2) 全息显微术 采用全息显微镜对三维物体作出全息图，然后通过全息图显现物体的三维象， 这样就解决了一般显微镜中分辨本领与景深的矛盾，尤其是在需要观察透明体内的 颗粒分布时，这种方法是很重要的。全息放大可以利用波面变化和波长变化来实现， 即改变记录和再现全息图光波波前的曲率，改变记录和再现的波长以获得一个很大 的放大率。 3) 全息信息存贮 现代数据处理中，不仅要求容量大，而且要求存贮速度要高，使现在通常采用 的磁存贮不能满足需要。计算表明光学或全息存贮要比磁存贮的容量大几个数量级， 用铌酸锂单晶来记录全息图，一立方厘米大小的单晶内，可存贮 1000 幅，这是因 为在光的照射下，铌酸锂折射率的改变量正比于入射光强而表现出来的纯位相分布 的多层性可以记录多层全息图的缘故，以全息图的方式来存贮信息和恢复信息比用 实象好。 M1 L1 M2 L2
【返回】 5.氢原子光谱的观察 1什么是氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱的实验规律如下: (1)氢原子光谱是彼此分立的线状光谱,每一条谱线具有确定的波长(或频率) (2)每一条光谱线的波数都可以表示为两项之差,即 =T(k)-(n)=R 式中k和n均为正整数,且n7 2(n 2.34 称为氢的光谱项。 (3)当整数k取一定值时,n取大于k的各整数所对应的各条谱线构成一谱线系;每 一谱线系都有一个线系极眼,对应于n→的情况。k=1Vn=234…)的谱线系称 为莱曼系(1908年发现),k=2(n=345 的谱线系称为巴尔末系(1880年前 后发现)等。 2实验应当注意哪些问题?分光计调节时应当注意什么问题? 实验之前应当将分光计调整到使用状态,然后再使用它来测量。在调整分光计时 应当注意 (1)平行光管与望远镜的轴线平行或同轴 (2)载物平台与望远镜的轴线垂直 (3)光栅条纹的方向与载物平台的轴线相平行,并且光栅与载物平台垂直 3分光计为什么要有两个读数窗口? 答:在测量时,为了减少分光计载物平台、望远镜、刻度盘不同轴而带来的读数误 差(系统误差),需要两个读数窗口来读数,以便减少和消除系统误差对测量结果 的影响。 4什么是里德伯常数?是不是只有通过实验才能测得里德伯常数? 里德伯常数在光谱学和原子物理学中有重要地位,它是计算原子能级的基础,是 联系原子光谱和原子能级的桥梁。1890年瑞典的里德伯在整理多种元素的光谱系 时,从以他的名字命名的里德伯公式得到了一个与元素无关的常数R,人称里德伯 常数。由於从一开始光谱的波长就测得相当精确,所以里德伯得到的这一常数达7 位有效数字。 根据玻尔的原子模型理论也可从其他基本物理常数,例如电子电荷ε,电子荷 质比εm,普朗克常数h等推出里德伯常数。理论值与实验值的吻合,成了玻尔理 论的极好证据。 5是不是只有通过测量氢原子光谱才能测量里德伯常数 答:不是
【返回】 5.氢原子光谱的观察 1.什么是氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱的实验规律如下： (1)氢原子光谱是彼此分立的线状光谱，每一条谱线具有确定的波长（或频率）。 (2)每一条光谱线的波数都可以表示为两项之差，即 式中 k 和 n 均为正整数，且 。 ，称为氢的光谱项。 (3)当整数 k 取一定值时，n 取大于 k 的各整数所对应的各条谱线构成一谱线系；每 一谱线系都有一个线系极限，对应于 的情况。 的谱线系称 为莱曼系（1908 年发现）， 的谱线系称为巴尔末系（1880 年前 后发现）等。 2.实验应当注意哪些问题？分光计调节时应当注意什么问题？ 实验之前应当将分光计调整到使用状态，然后再使用它来测量。在调整分光计时 应当注意： ⑴平行光管与望远镜的轴线平行或同轴； ⑵载物平台与望远镜的轴线垂直； ⑶光栅条纹的方向与载物平台的轴线相平行，并且光栅与载物平台垂直。 3.分光计为什么要有两个读数窗口？ 答：在测量时，为了减少分光计载物平台、望远镜、刻度盘不同轴而带来的读数误 差（系统误差），需要两个读数窗口来读数，以便减少和消除系统误差对测量结果 的影响。 4.什么是里德伯常数？是不是只有通过实验才能测得里德伯常数？ 里德伯常数在光谱学和原子物理学中有重要地位，它是计算原子能级的基础，是 联系原子光谱和原子能级的桥梁。1890 年瑞典的里德伯在整理多种元素的光谱系 时，从以他的名字命名的里德伯公式得到了一个与元素无关的常数 R，人称里德伯 常数。由於从一开始光谱的波长就测得相当精确，所以里德伯得到的这一常数达 7 位有效数字。 根据玻尔的原子模型理论也可从其他基本物理常数，例如电子电荷 e，电子荷 质比 e/m，普朗克常数 h 等推出里德伯常数。理论值与实验值的吻合，成了玻尔理 论的极好证据。 5.是不是只有通过测量氢原子光谱才能测量里德伯常数？ 答：不是。 ( ) ( ) = = − = − 2 2 1 1 1 k n T k T n R n k ( ) ( 2,3,4,........) 2 = = n n R T n n → k =1 (n = 2,3,4, ) k = 2(n = 3,4,5,........)
可以利用平面光栅单色仪对钠光灯的光进行光谱分析,从而测绘出钠原子光谱,由计 算机记录下的锐线系光谱图,再现出的钠原子光谱(锐线系)双重线的分裂情况(精细 结构的波数差)和强度比(光强之比)通过对锐线系光谱图的相关数据的处理,可以较 准确地计算出钠原子的里德伯常数 【返回】 6CCD在物理测量中的应用 1什么是CCD? 答:CCD( Charge Coupled Devices电荷耦合器件)是一种新型的光电传感器,是 光电成象领域里非常重要的一种高新技术产品.这种CCD光电传感器具有灵敏度 髙、光谱范围宽、动态范围大、性能稳定、工作可靠、几何失真小、抗干扰能力强, 便于计算机处理等优点,在工业生产中得到了广泛应用。 2这个实验的目的是什么 答:学习和掌握用线阵CCD器件对物体的直径进行实时在线、非接触高精度测量 通过实验,可以学习和掌握测量系统参数的标定方法:对比和分析在不同测量方法 下,环境因素对测量精度的影响。 3用非接触测量有几种方法? 答:()平行光投影法 当一束平行光透过待测目标投射到CCD器件上时,由于目标的存在,目标的阴影 将同时投射到CCD器件上,在CCD器件输出信号上形成一个凹陷,如果平行光准 直度很理想,阴影的尺寸就代表了待测目标尺寸,只要统计出阴影部分的CCD象 元个数,象元个数与象元尺寸的乘积就代表了目标的尺寸。测量精度取决于平行光 的准直程度和CCD象元尺寸的大小。对DM99测径实验仪使用的5430位象元CCD 器件,象元之间的中心距为7μm,象元尺寸也为7μm。平行光源要作得十分理想 受成本、体积等方面的限制,在实际应用中常通过计算机处理,对测量值进行修正, 以提高测量精度。 (二)光学成象法 被测物经透镜在CCD上成像,像尺寸将与被测物尺寸成一定的比例。设T为 像尺寸,K为比例系数,则被测物的尺寸s可由S=KT来表示,K表示每个象元所 代表的物方尺寸的当量,它与光学系统的放大倍率、CCD象元尺寸等因素有关。T 对应于像尺寸所占的象元数与象元尺寸的乘积。 4.为什么要进行系统标定? 答:当系统的工作距离确定了之后,为了从目标像所占有的象元数N来确定目标的 实际尺寸,需要事先对系统进行标定。标定的方法是:先把一个已知尺寸为Lp的 标准模块放在被测目标位置,然后通过计数脉冲,得到该模块的像所占有的CCD 象元数Np,从K=Lp/Np可以得到系统的脉冲当量值,K值表示一个象元实际所 对应的目标空间尺寸的当量。然后再把被测目标Lx置于该位置,测出对应的脉冲 计数Nx,由Lx=KNx可以算出Lx值。 5这个实验的测量范围是多少?分辨率是多少?
可以利用平面光栅单色仪,对钠光灯的光进行光谱分析,从而测绘出钠原子光谱,由计 算机记录下的锐线系光谱图,再现出的钠原子光谱(锐线系)双重线的分裂情况(精细 结构的波数差)和强度比(光强之比),通过对锐线系光谱图的相关数据的处理,可以较 准确地计算出钠原子的里德伯常数. 【返回】 6.CCD 在物理测量中的应用 1.什么是 CCD？ 答：CCD（Charge Coupled Devices 电荷耦合器件）是一种新型的光电传感器，是 光电成象领域里非常重要的一种高新技术产品．这种 CCD 光电传感器具有灵敏度 高、光谱范围宽、动态范围大、性能稳定、工作可靠、几何失真小、抗干扰能力强， 便于计算机处理等优点，在工业生产中得到了广泛应用。 2.这个实验的目的是什么 答：学习和掌握用线阵 CCD 器件对物体的直径进行实时在线、非接触高精度测量； 通过实验，可以学习和掌握测量系统参数的标定方法：对比和分析在不同测量方法 下，环境因素对测量精度的影响。 3.用非接触测量有几种方法？ 答：(一)平行光投影法 当一束平行光透过待测目标投射到 CCD 器件上时，由于目标的存在，目标的阴影 将同时投射到 CCD 器件上，在 CCD 器件输出信号上形成一个凹陷，如果平行光准 直度很理想，阴影的尺寸就代表了待测目标尺寸，只要统计出阴影部分的 CCD 象 元个数，象元个数与象元尺寸的乘积就代表了目标的尺寸。测量精度取决于平行光 的准直程度和 CCD 象元尺寸的大小。对 DM99 测径实验仪使用的 5430 位象元 CCD 器件，象元之间的中心距为 7μm，象元尺寸也为 7μm。平行光源要作得十分理想 受成本、体积等方面的限制，在实际应用中常通过计算机处理，对测量值进行修正， 以提高测量精度。 (二)光学成象法 被测物经透镜在 CCD 上成像，像尺寸将与被测物尺寸成一定的比例。设 T 为 像尺寸，K 为比例系数，则被测物的尺寸 s 可由 S=KT 来表示，K 表示每个象元所 代表的物方尺寸的当量，它与光学系统的放大倍率、CCD 象元尺寸等因素有关。T 对应于像尺寸所占的象元数与象元尺寸的乘积。 4.为什么要进行系统标定？ 答：当系统的工作距离确定了之后，为了从目标像所占有的象元数N来确定目标的 实际尺寸，需要事先对系统进行标定。标定的方法是：先把一个已知尺寸为 Lp 的 标准模块放在被测目标位置，然后通过计数脉冲，得到该模块的像所占有的 CCD 象元数 Np，从 K=Lp／Np 可以得到系统的脉冲当量值，K 值表示一个象元实际所 对应的目标空间尺寸的当量。然后再把被测目标 Lx 置于该位置，测出对应的脉冲 计数 Nx，由 Lx=KNx 可以算出 Lx 值。 5.这个实验的测量范围是多少？分辨率是多少？
答:测量范围:0.25~2.5mm;分辨率:2μm(显微放大梯度法) 【返回】 7.塞曼效应 1、什么是塞曼效应? 答:将光源放在足够强的磁场中时,所发出的光谱线分裂成几条,条数随能级的类 别而不同,分裂后的谱线成分是偏振的,此现象称为塞曼效应。 2、塞曼效应说明了什么问题? 答:塞曼效应说明了原子具有磁矩和空间取向的量子化。 3、实验中为什么使用FP标准具测量分裂谱线波长差? 答:塞曼效应中谱线分裂的波长差是非常小的,用一般的棱镜摄谱仪是不行的,故 需用到高分辨率的仪器如FP标准具。F一P标准具是平行放置的两块具有高反射膜 的玻璃组成,入射光在两平面间多次反射形成多光束干涉,其干涉条纹是许多等倾 干涉的圆环,应用FP标准具测量各分裂谱线的波长或波长差是通过测量干涉环的 直径实现。 4、设计一个实验测量电子的荷质比。 答:方案一:让电子通过电场加速,然后垂直穿过磁场,这时电子作圆周运动,测 量其轨道半径,可求出电子荷质比。 方案二:让电子在电场中加速后,通过正交的电磁场,调节电磁场让电子所受 的电场力与洛伦兹力相等,据此关系可求得电子荷质比。 5、磁矩与磁场的相互作用能量如何计算? 答:原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩,总磁矩在磁场中将受到 力矩的作用而绕磁场方向旋进,旋进所引起的附加能量为:△E=mgB,g是朗德 因子,对于LS耦合有: J(+1)-L(L+1)+S(S+1) 其中:L为轨道角动量量子数,S为自旋角动量量子数,J为总角动量量子数,m为 此量子数,只能取J、J-1、J-2J等(2J+1)个值,也即AE有2J+1个值。即在外 磁场的作用下,一条谱线将分裂成(2J+1)个子能级。 【返回】 8.核磁共振 1、什么是核磁共振? 答:原子核处于静磁场中时其核能级会发生塞曼分裂,当这样的原子核系统受到 定频率的射频电磁波作用时,在它们的塞曼能级之间会产生共振跃迁吸收的现象
答：测量范围：0.25～2.5mm；分辨率：2μm（显微放大梯度法） 【返回】 7.塞曼效应 1、什么是塞曼效应？ 答：将光源放在足够强的磁场中时，所发出的光谱线分裂成几条，条数随能级的类 别而不同，分裂后的谱线成分是偏振的，此现象称为塞曼效应。 2、塞曼效应说明了什么问题？ 答：塞曼效应说明了原子具有磁矩和空间取向的量子化。 3、实验中为什么使用 F-P 标准具测量分裂谱线波长差？ 答：塞曼效应中谱线分裂的波长差是非常小的，用一般的棱镜摄谱仪是不行的，故 需用到高分辨率的仪器如 F-P标准具。F—P标准具是平行放置的两块具有高反射膜 的玻璃组成，入射光在两平面间多次反射形成多光束干涉，其干涉条纹是许多等倾 干涉的圆环，应用 F-P 标准具测量各分裂谱线的波长或波长差是通过测量干涉环的 直径实现。 4、设计一个实验测量电子的荷质比。 答：方案一：让电子通过电场加速，然后垂直穿过磁场，这时电子作圆周运动，测 量其轨道半径，可求出电子荷质比。 方案二：让电子在电场中加速后，通过正交的电磁场，调节电磁场让电子所受 的电场力与洛伦兹力相等，据此关系可求得电子荷质比。 5、磁矩与磁场的相互作用能量如何计算？ 答：原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩，总磁矩在磁场中将受到 力矩的作用而绕磁场方向旋进，旋进所引起的附加能量为： , g 是朗德 因子，对于 LS 耦合有： 其中：L 为轨道角动量量子数，S 为自旋角动量量子数，J 为总角动量量子数，m为 此量子数，只能取 J、J-1、J-2 -J 等（2J+1）个值，也即 有 2J+1 个值。即在外 磁场的作用下，一条谱线将分裂成（2J+1）个子能级。 【返回】 8.核磁共振 1、什么是核磁共振？ 答：原子核处于静磁场中时其核能级会发生塞曼分裂，当这样的原子核系统受到一 定频率的射频电磁波作用时，在它们的塞曼能级之间会产生共振跃迁吸收的现象, E = mg B B 2J(J 1) ( 1) (L 1) S(S 1) 1 + + − + + + = + J J L g E
这种现象称核磁共振。并不是是所有原子核都能产生这种现象,原子核能产生核磁 共振现象是因为具有核自旋。 2、简述核磁共振的原理? 答:核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。原子核具 有自旋角动量,其具体数值由原子核的自旋量子数决定,迄今为止,只有自旋量子 数等于12的原子核,其核磁共振信号才能够被人们利用,常为人们所利用的原子 核有:1H、11B、13C、170、19F、31P。 原子核携带电荷,当原子核自旋时产生一个磁矩,这一磁矩的方向与原子核的 自旋方向相同,大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中,若 原子核磁矩与外加磁场方向不同,则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转,称为进动。 进动具有能量也具有一定的频率。对于某一特定原子,在一定强度的的外加磁场 中,其原子核自旋进动的频率是固定不变的。 为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁,需要为原子核提供跃迁所需要的能量 这一能量通常是通过外加射频场来提供的。当外加射频场的频率与原子核自旋进动 的频率相同的时候,射频场的能量有效地被原子核吸收,为能级跃迁提供助力。因 此某种特定的原子核,在给定的外加磁场中,只吸收某一特定频率射频场提供的能 量,这样就形成了一个核磁共振信号。 3、什么是弛豫过程?简述它在核磁共振中的作用? 答:原子核共振激发后,粒子数分布破坏了玻耳兹曼的热平衡状态,经过一段时间 又自动地恢复到平衡态,这种过程称为驰豫过程。核磁共振本身是以两能级的粒子 数之差随时间的指数下降为代价的。由于共振吸收,系统处于非平衡态,如果不计 弛豫效应则无法观察到稳定的共振信号,正是由于弛豫是与射频场的诱导跃迁相反 的机制,当两者的作用处于动态平衡时,实验上方可观察到稳定的共振信号 驰豫过程是由于物质间的相互作用产生的,T1描述自旋和晶格(周围介质) 的相互作用,它反映了核磁矩和周围环境交换能量的快慢;T描述系统本身自旋 和自旋的相互作用,它反映了原子系统内部交换能量的快慢 4、观察核磁共振有两种方法,扫场法和扫频法,二者有何不同? 答:一种是磁场固定,让射频场的频率连续变化,通过共振区域,当两者频率相同 时,出现共振峰,称为扫频法或调频法。 种是让交变射频场的频率固定,而让磁场连续变化,通过共振区域当满足共 振条件时出现共振峰,称为扫场法或调场法。 两种方法完全等效,扫场法简单易行,确定共振频率较准确,但需要一对亥姆 霍兹线圈作调制用,安装很不方便。扫频法比较直观易懂,而技术难度较大,确定 共振频率也不如扫场法准确 5、核磁共振什么时候被发现的?举例说明其应用? 答:1946年两位美国科学家布洛赫和珀塞尔发现,将具有奇数个核子(包括质子 和中子)的原子核置于磁场中,再施加以特定频率的射频场,就会发生原子核吸收 射频场能量的现象,这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了 1952年度诺贝尔物理学奖。 核磁共振成像实验是由1973年劳特伯发现的,并立刻引起了广泛重视,短短 10年间就进入了临床应用阶段人体组织中由于存在大量水和碳氢化合物而含有大
这种现象称核磁共振。并不是是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁 共振现象是因为具有核自旋。 2、简述核磁共振的原理？ 答：核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。原子核具 有自旋角动量，其具体数值由原子核的自旋量子数决定，迄今为止，只有自旋量子 数等于 1/2 的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，常为人们所利用的原子 核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P。 原子核携带电荷，当原子核自旋时产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的 自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若 原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，称为进动。 进动具有能量也具有一定的频率。 对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场 中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。 为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量， 这一能量通常是通过外加射频场来提供的。当外加射频场的频率与原子核自旋进动 的频率相同的时候，射频场的能量有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因 此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能 量，这样就形成了一个核磁共振信号。 3、什么是弛豫过程？简述它在核磁共振中的作用？ 答：原子核共振激发后，粒子数分布破坏了玻耳兹曼的热平衡状态，经过一段时间 又自动地恢复到平衡态，这种过程称为驰豫过程。核磁共振本身是以两能级的粒子 数之差随时间的指数下降为代价的。由于共振吸收，系统处于非平衡态，如果不计 弛豫效应则无法观察到稳定的共振信号，正是由于弛豫是与射频场的诱导跃迁相反 的机制，当两者的作用处于动态平衡时，实验上方可观察到稳定的共振信号。 驰豫过程是由于物质间的相互作用产生的，T1 描述自旋和晶格（周围介质） 的相互作用，它反映了核磁矩和周围环境交换能量的快慢；T2 描述系统本身自旋 和自旋的相互作用，它反映了原子系统内部交换能量的快慢。 4、观察核磁共振有两种方法，扫场法和扫频法，二者有何不同？ 答：一种是磁场固定，让射频场的频率连续变化，通过共振区域，当两者频率相同 时，出现共振峰，称为扫频法或调频法。 一种是让交变射频场的频率固定，而让磁场连续变化，通过共振区域当满足共 振条件时出现共振峰，称为扫场法或调场法。 两种方法完全等效，扫场法简单易行，确定共振频率较准确，但需要一对亥姆 霍兹线圈作调制用，安装很不方便。扫频法比较直观易懂，而技术难度较大，确定 共振频率也不如扫场法准确。 5、核磁共振什么时候被发现的？举例说明其应用？ 答：1946 年两位美国科学家布洛赫和珀塞尔发现，将具有奇数个核子（包括质子 和中子）的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收 射频场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了 1952 年度诺贝尔物理学奖。 核磁共振成像实验是由 1973 年劳特伯发现的，并立刻引起了广泛重视，短短 10 年间就进入了临床应用阶段人体组织中由于存在大量水和碳氢化合物而含有大
量的氢核,一般用氢核得到的信号比其他核大1000倍以上。正常组织与病变组织 的电压信号不同,结合CT技术,即电子计算机断层扫描技术,可以得到人体组织 的任意断面图像,尤其对软组织的病变诊断,更显示了它的优点,而且对病变部位 非常敏感,图像也很清晰。基本原理:将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉 冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢 原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录, 经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。 【返回】 9.小型棱镜摄谱仪的调整和使用 1光谱谱线产生的原因 答:在正常情况下,原子(或分子、离子)处于稳定的基态,能量为Eo,当被外来能 量激发后(如火焰、电弧、火花、激光激发),原来处于最低能级的电子经激发跃 迁到较高能级E1、E2、E3、……。处于激发态的原子不稳定。经短暂的时间又回到 低能级或基态,而将其所接受的能量以光的形式辐射出来,这样就产生了光谱谱线 相关思考:1.为什么氢灯、汞灯、钠灯的光谱线(原子谱线)是分立的? 2.如何用实验的方法说明原子能级是不连续的? 2棱镜摄谱仪光路原理及各主要器件的名称? L 答:L1和L2为透镜,板C上有狭缝S,S在透镜L1焦点,Q为一屏幕,使它垂直 于L2透镜的光轴,并放在其焦平面位置上,P为棱镜。由光源发出的光通过狭缝S 和透镜L1成为平行光。我们可把光看成由S发出。其中不同波长的光经过棱镜折 射后得到不同角度的偏转,再经过透镜L2分别聚焦在屏Q的不同位置上。对于整 个光学系统来说物就是透镜L1前面的狭缝S,所以每种波长的光给出一条明亮的 线条即狭缝的像,叫做谱线。 3棱镜摄谱仪主要旋钮的名称及作用? 答:(1)聚光镜:聚光镜是把光源发出的光束聚集到入射狭缝上,松开右侧小螺 钉,聚光镜可上下移动,松开前面的大螺钉,聚光镜连同底座可在导轨上左右移动。 (2)入射狭缝:入射狭缝是光谱仪中重要的机械部件,它用来限制入射光束并构 成光谱的实际光谱,直接决定谱线的质量,狭缝由两片对称分合的刀片组成,其分 合动作由刻度轮实现。狭缝盖内有能滑动的哈特曼光栏,上面装有曝光开关。(思 考:哈特曼光栏的作用:摄谱时,暗箱不作上下移动,可以利用移动哈特曼光栏板
量的氢核，一般用氢核得到的信号比其他核大 1000 倍以上。正常组织与病变组织 的电压信号不同，结合 CT 技术，即电子计算机断层扫描技术，可以得到人体组织 的任意断面图像，尤其对软组织的病变诊断，更显示了它的优点，而且对病变部位 非常敏感，图像也很清晰。基本原理：将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉 冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢 原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录， 经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。 【返回】 9.小型棱镜摄谱仪的调整和使用 1.光谱谱线产生的原因 答：在正常情况下，原子(或分子、离子)处于稳定的基态，能量为 E0，当被外来能 量激发后（如火焰、电弧、火花、激光激发），原来处于最低能级的电子经激发跃 迁到较高能级 E1、E2、E3、……。处于激发态的原子不稳定。经短暂的时间又回到 低能级或基态，而将其所接受的能量以光的形式辐射出来，这样就产生了光谱谱线。 相关思考：1.为什么氢灯、汞灯、钠灯的光谱线（原子谱线）是分立的？ 2.如何用实验的方法说明原子能级是不连续的？ 2.棱镜摄谱仪光路原理及各主要器件的名称？ 答：L1 和 L2 为透镜，板 C 上有狭缝 S，S 在透镜 L1 焦点，Q 为一屏幕，使它垂直 于 L2透镜的光轴，并放在其焦平面位置上，P 为棱镜。由光源发出的光通过狭缝 S 和透镜 L1 成为平行光。我们可把光看成由 S 发出。其中不同波长的光经过棱镜折 射后得到不同角度的偏转，再经过透镜 L2 分别聚焦在屏 Q 的不同位置上。对于整 个光学系统来说,物就是透镜 L1 前面的狭缝 S，所以每种波长的光给出一条明亮的 线条即狭缝的像，叫做谱线。 3.棱镜摄谱仪主要旋钮的名称及作用？ 答：（1）聚光镜：聚光镜是把光源发出的光束聚集到入射狭缝上，松开右侧小螺 钉，聚光镜可上下移动，松开前面的大螺钉，聚光镜连同底座可在导轨上左右移动。 （2）入射狭缝：入射狭缝是光谱仪中重要的机械部件，它用来限制入射光束并构 成光谱的实际光谱，直接决定谱线的质量，狭缝由两片对称分合的刀片组成，其分 合动作由刻度轮实现。狭缝盖内有能滑动的哈特曼光栏，上面装有曝光开关。（思 考：哈特曼光栏的作用：摄谱时，暗箱不作上下移动，可以利用移动哈特曼光栏板
上三排孔的位置,实现在一张底片内拍摄三排谱线。)(3)入射光管:入射光管 是光线进入棱镜色散前产生平行光的部件。管左端装有入射物镜,管右端套有入射 狭缝。入射狭缝套管上有一刻线,该线与入射光管端面重合时,表示入射狭缝已与 入射物镜的焦面重合。(4)棱镜台:棱镜转动台是放置恒偏向棱镜并使之转动的 部件。当旋转波长刻度鼓轮时,棱镜绕一固定轴线旋转,使看谱镜内依次出现不同 波长的谱线。(思考:波长刻度鼓轮刻度与波长的关系?摄谱时若以4358A为中 心波长,即将鼓轮旋转到435刻线位置。)(5)出射光管:出射光管是光线经棱 镜色散后的接收与聚焦部分,其中前端装有岀射物镜筒。筒内装有出射物镜,它在 轴向上有大约10毫米的移动量,以供调焦用。通过旋转调焦手轮,调焦位置可由 出射管顶部指针指示的数值读出。出射管另一端装有一内固定位孔,它是用以放置 摄谱箱或看谱管的。(6)摄谱箱:摄谱箱是实现摄谱的主要部件,它由摄谱箱架 子,照相物镜和摄谱底片的木匣组成。当拔开左上角的搭扣,匣子能从滑道上取下 来,到暗室中装取底片,旋转移动手轮,通过齿轮转动匣子可在燕尾槽上上下滑动 以便在一张底片内拍摄多排谱线,上下移动的距离可以由左侧标尺读出。当利用哈 特曼光栏板上三排孔摄谱时,暗箱不作上下移动,另外匣子还可以绕一固定轴转动, 目的使在整个波长范围内得到清晰的谱线。(思考:若何在一张底片上拍摄9排谱 线?)可通过“哈特曼光栏”在同一“板移刻度”位置摄出三条谱线;通过上下 看谱管是作看谱与单色光计用。它主要由出射狭缝和看谱目镜组成。如果把看谱目 镜从镜简内旋出可作单光计用。使目咔调整出狭缝的宽度。并通过波长 刻度鼓轮的旋转得到需要波长的单色光 相关思考:1.若何利用棱镜摄谱仪获得单色光? 例如:获得4358A色遙醚插λ將麦轮旋转到435刻线位置} 4.线性插入法测量原理 答:棱镜的色散是不均匀的,但在一很小的波长范围内色散可以看成是均匀的,即 谱线在底片的位置与波长有线性关系。已知谱线的波长为和3,待测谱线的波 长为,且介于列和之间。如图6-4所示。 A2=A1+ 其中 X三x 线性插入法是一个近似的方法,它要求能够在待测光谱线附近找到很靠近的两 条已知谱线,因此在光谱分析中常以铁光谱作标准(标识谱),它在可见光到紫外 区有几百条光谱线。并且它们的波长都已精确测出。根据光谱图可查。 5摄谱时的注意事项? 答:曝光以前不要忘记两件事
比较光谱 d 待测光谱 x 图 6—4 线性插入法测波长 上三排孔的位置，实现在一张底片内拍摄三排谱线。）（3）入射光管：入射光管 是光线进入棱镜色散前产生平行光的部件。管左端装有入射物镜，管右端套有入射 狭缝。入射狭缝套管上有一刻线，该线与入射光管端面重合时，表示入射狭缝已与 入射物镜的焦面重合。（4）棱镜台：棱镜转动台是放置恒偏向棱镜并使之转动的 部件。当旋转波长刻度鼓轮时，棱镜绕一固定轴线旋转，使看谱镜内依次出现不同 波长的谱线。（思考：波长刻度鼓轮刻度与波长的关系？摄谱时若以 4358Å 为中 心波长，即将鼓轮旋转到 435 刻线位置。）（5）出射光管：出射光管是光线经棱 镜色散后的接收与聚焦部分，其中前端装有出射物镜筒。筒内装有出射物镜，它在 轴向上有大约 10 毫米的移动量，以供调焦用。通过旋转调焦手轮，调焦位置可由 出射管顶部指针指示的数值读出。出射管另一端装有一内固定位孔，它是用以放置 摄谱箱或看谱管的。（6）摄谱箱：摄谱箱是实现摄谱的主要部件，它由摄谱箱架 子，照相物镜和摄谱底片的木匣组成。当拔开左上角的搭扣，匣子能从滑道上取下 来，到暗室中装取底片，旋转移动手轮，通过齿轮转动匣子可在燕尾槽上上下滑动， 以便在一张底片内拍摄多排谱线，上下移动的距离可以由左侧标尺读出。当利用哈 特曼光栏板上三排孔摄谱时，暗箱不作上下移动，另外匣子还可以绕一固定轴转动， 目的使在整个波长范围内得到清晰的谱线。（思考：若何在一张底片上拍摄 9 排谱 线？）可通过“哈特曼光栏”在同一 “板移刻度” 位置摄出三条谱线；通过上下 移动干板暗匣，在感光胶片不同位置比如每隔 15mm拍摄，但要注意正确记录“板 移刻度”的位置。这样在一张胶片上可拍摄出三组共计九条谱线。（7）看谱管： 看谱管是作看谱与单色光计用。它主要由出射狭缝和看谱目镜组成。如果把看谱目 镜从镜筒内旋出，则可作单色光计用。使用时可调整出射狭缝的宽度。并通过波长 刻度鼓轮的旋转得到需要波长的单色光。 相关思考：1.若何利用棱镜摄谱仪获得单色光？ {例如：获得 4358Å的单色光时，即将鼓轮旋转到 435 刻线位置} 4.线性插入法测量原理？ 答：棱镜的色散是不均匀的，但在一很小的波长范围内色散可以看成是均匀的，即 谱线在底片的位置与波长有线性关系。已知谱线的波长为 和 ，待测谱线的波 长为 ，且 介于 和 之间。如图 6－4 所示。 其中： 线性插入法是一个近似的方法，它要求能够在待测光谱线附近找到很靠近的两 条已知谱线，因此在光谱分析中常以铁光谱作标准（标识谱），它在可见光到紫外 区有几百条光谱线。并且它们的波长都已精确测出。根据光谱图可查。 5.摄谱时的注意事项？ 答：曝光以前不要忘记两件事： 1 2 x x 1 2 x d x − = + 2 1 1 1 2 1 x = x − x d = x − x