大学物理实验实验4光源辐射能谱的测定
大 学 物 理 实 验 实验4 光源辐射能谱的测定
大学物理实验一、实验目的1.了解物质发光的光谱特性与物质结构的关系2.了解光栅光谱仪和光电倍增管的结构、工作原理及使用。3.掌握用光栅光谱仪测定光源辐射能谱的方法4.了解计算机在实验技术中的应用
大 学 物 理 实 验 一、 实验目的 1.了解物质发光的光谱特性与物质结构的关系。 2.了解光栅光谱仪和光电倍增管的结构、工作 原理及使用。 3.掌握用光栅光谱仪测定光源辐射能谱的方法。 4.了解计算机在实验技术中的应用
大学物理实验二、基本要求1、讲清光谱、连续光谱和分立光谱的概念2、讲清辐射通量、辐射能谱的概念。3、讲清用比较法测光源辐射能谱的方法5.885E(u(a) 以及计算公式: Es(a)=e A(m)和公式：E(a)=U.4、桌面仪器的连接及使用方法介绍5、实验方法及要求、数据处理同讲义。6、只作数据处理于预习报告册上
大 学 物 理 实 验 二、基本要求 1、讲清光谱、连续光谱和分立光谱的概念。 2、讲清辐射通量、辐射能谱的概念。 3、讲清用比较法测光源辐射能谱的方法 和公式： 以及计算公式： 4、桌面仪器的连接及使用方法介绍 5、实验方法及要求、数据处理同讲义。 6、只作数据处理于预习报告册上 ( ) ( ) ( ) ( ) U U E E S S = ( ) 5.885 5 ( ) m S E e − − =
大学物理实验三、实验原理1.基本概念：·光谱：发光体发出的电磁波强度随波长入的分布。4E·辐射通量：单位时间所发出的光辐射强度。7E·辐射能谱：辐射通量随波长的分布用E(2）表示。元图1-1、分立光谱和连续光谱
大 学 物 理 实 验 三、 实验原理 1.基本概念： • 光谱：发光体发出的电磁波强度随波长λ 的分布。 • 辐射通量：单位时间所发出 的光辐射强度。 • 辐射能谱：辐射通量随波长的分布， 用 E() 表示。 E E 图1-1、 分立光谱和连续光谱
大学物理实验2.光谱仪α光谱仪也称为摄谱仪：把光波按波长展开，并把不同成份的强度记录下来，或把按波长展开后的光谱摄成相片的仪器o光谱仪一般由分光仪和探测器两部分构成。光栅光谱仪光源光栅单色仪光电倍增管A/D接口电路电控系统显示器电源键盘鼠标计算机计算机系统图1-2.WGD-3光栅光谱仪结构框图
大 学 物 理 实 验 2.光谱仪 o 光谱仪也称为摄谱仪：把光波按波长展开,并把不同 成份的强度记录下来,或把按波长展开后的光谱摄成相 片的仪器 o 光谱仪一般由分光仪和探测器两部分构成。 光 源 光栅单色仪 光电倍增管 电控系统 电 源 计 算 机 键盘 鼠标 A/D接口电路 显 示 器 光 栅 光 谱 仪 计 算 机 系 统 图1-2 WGD-3光栅光谱仪结构框图
大学物理实验3、光源的辐射能谱及其测量光栅光谱仪可实现对光源辐射能谱的测量。测量时，探测器测得的单色仪输出的不同波长的光对应的光电压为U(2）。10相8T-2000KE,(a)对U(2)E(2)能T-1500KV,(a)量 42-roo0k02波长（μum）图1-3绝对黑体相对辐射能谱
大 学 物 理 实 验 3、光源的辐射能谱及其测量 光栅光谱仪可实现对光源辐射能谱的测量。 测量时，探测器测得的单色仪输出的不同波长 的光对应的光电压为U()。 ( ) ( ) ( ) ( ) U V E E s s = 图1-3 绝对黑体相对辐射能谱 相 对 能 量 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 6 波 长（m） T=2000K T=1500K T=1000K
大学物理实验四、实验仪器WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪白炽灯GP20Hg低压汞灯
大 学 物 理 实 验 四、 实验仪器 • WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪 • 白炽灯 • GP20Hg低压汞灯
大学物理实验五、实验步骤1.测量GP20Hg低压汞灯的相对辐射光电压分布U(a)（1)打开汞灯电源，将仪器放置于适当位置。（2）打开电控系统电源，进入操作界面。一（3）选定“参数设置”菜单，合理设置参数。一（4）选择“工作方式”菜单，单击“单程扫描（5）扫描完成后读取数据，选定“检峰”选项，记录下各峰的波长和相应的相对光电压值一（6）关掉汞灯电源并将其移开
大 学 物 理 实 验 五、实验步骤 1.测量GP20Hg低压汞灯的相对辐射光电压分布 U() –(1)打开汞灯电源，将仪器放置于适当位置。 –(2)打开电控系统电源，进入操作界面。 –(3)选定“参数设置”菜单，合理设置参数。 –(4)选择“工作方式”菜单，单击“单程扫描” –(5)扫描完成后读取数据，选定“检峰”选项，记录 下 各峰的波长和相应的相对光电压值 –(6)关掉汞灯电源并将其移开
大学物理实验2．测量白炽灯的相对辐射光电压分布U.(2)－（1）打开白炽灯电源，将其灯丝对准光谱仪的入射狭缝S,处，旋转调光旋钮使灯至最亮。一（2）选定“参数设置”菜单，进行参数设置。－（3）按前述（4）～（5）步骤，在屏幕上获得白炽灯的辐射光电压分布曲线。-（4）移动游标“×”，读取数据并列表记录。一（5）改变灯丝温度，使灯光稍暗，观察不同灯丝温度时白炽灯的辐射光电压分布曲线。3.结束实验
大 学 物 理 实 验 2．测量白炽灯的相对辐射光电压分布Us () –(1) 打开白炽灯电源，将其灯丝对准光谱仪的入射狭缝 S1处，旋转调光旋钮使灯至最亮。 –(2) 选定“参数设置”菜单，进行参数设置。 –(3) 按前述（4）～（5）步骤，在屏幕上获得白炽灯的 辐射光电压分布曲线。 –(4) 移动游标“×” ，读取数据并列表记录。 –(5) 改变灯丝温度，使灯光稍暗，观察不同灯丝温度时 白炽灯的辐射光电压分布曲线。 3．结束实验
VTE大学物理实验六、参考数据GP20Hg低压汞灯相对辐射能谱的测量数据表（T，=2444K）404.0407.2435.2546.6a(nm)576.5U(a)45.4966.5349.932.0500.6192.6199.5329.8543.5Us(a)515.84.7244.3838.58642.72657.897Es(a)(X10-20)1.07511.39325.16227.5383.591E(2)(X10-20)1.0000.4130.0390.9140.130
大 学 物 理 实 验 六、 参考数据 GP20Hg低压汞灯相对辐射能谱的测量数据表（Td =2444K） (nm) 404.0 407.2 435.2 546.6 576.5 U() 500.6 45.4 966.5 349.9 32.0 US () 192.6 199.5 329.8 543.5 515.8 ES ()(×10-20) 4.383 4.724 8.586 42.726 57.897 E()(×10-20) 11.393 1.075 25.162 27.538 3.591 0.413 0.039 0.914 1.000 0.130