2024年浅析汞灯的光谱光源光谱实验报告

　　摘要：我們实验室中常用的是高压汞灯，汞光低压汞光光谱和高压汞光光谱略有不壹样，本文重點简介了低压汞灯和高压汞灯的几點差异。

　　许多光源宣布的光是由多种不壹样色彩（波長）的光构成的。通過仪器我們能够将這些不壹样波長的光分開，构成“光谱”。气体原子的发光机理来源于電子在原子内部能级间的跃迁，固体发光還和固体的能带结构有关，因而對物质发光光谱的研讨将有利于我們知道发光物质的微观性质。不壹样元素的原子有著自已特有的光谱特性，通過對光谱研讨也能协助我們剖析物质的构成成分。現代光谱剖析技能是物理、化學、材料學、地理學、考古學等研讨中不行缺少的手法。

　　最早的光谱分光（色散）原件是三棱镜。1666年牛顿用三棱镜得知太阳的白光光谱是由紅、橙、黄、绿、藍、靛、紫顺次摆放的光带构成的。光栅是另壹种常用色散原件。1859年吉尔霍夫用平行光管、三棱镜及望遠镜构成了最早的棱镜光谱仪、光栅光谱仪。

　　從波動學的观點来看，光是壹种電磁波。電磁波能够按其频率或波長摆放成波谱，我們壹般所說的光是指复色光，是由许多种波長不壹样的單色光构成的，它包含了從短波射线到長波無线電波的壹种广阔的规模。人眼能够感受到的光（壹般称可見光）只占其间很窄的壹种谱带，壹般认為波長（在真空中）,或许等价的表达為频率。在可見光规模内，随同波長從小到大，所引起的视覺色彩也逐步從紫色转变到紅色。壹般我們研讨的光學波段，除可見光外，還包含波長不不小于紫光的紫外线和波長不小于紅光的紅外线，其波長规模大体從。

　　在第壹种实验“棱镜光谱和光栅光谱”的丈量中，我們丈量低压汞灯的光谱。我們能够正常的看到视界中观测到的顺次為淡紫色，明紫色，绿色，黄色，黄色的条纹。通過丈量和查阅有相关的材料懂得，准则波長别离為：404.7nm,435.8nm,546.0nm,577.0nm,579.7。在第三個实验“光栅光谱仪丈量光谱”中，我們看到汞光的可見光散布也是這五個波長。在書中所給出的数据中，低压汞灯发生的波長有壹种491.9nm，無论是在分光计中還是在光栅光谱丈量仪中都没有观测到這条谱线。我們运用的汞灯并非低压汞灯而是高压汞灯。

　　实验室用的最多的气体放電光源是高压汞灯，它是重要的紫外光源。它在紫外、可見和紅外均有辐射。即其光谱成分中包含長波紫外线、中波紫外线、可見光谱及近紅外光谱。

　　高压汞灯的功率從几拾直至上萬瓦，运用很广。對于照明用的高压汞灯，重要是增强可見光区4根汞线nm)。其總辐射能量中约有37％是可見光，其间二分之壹以上会集在這4根汞的特性谱线上。故高压汞灯是光學实验及光谱剖析比较抱负的准则光源。因为高压汞灯有紫外辐射，因而不只可用高压汞灯来照明，還可用于晒图、保健曰光浴、化學组成、荧光剖析、紫外探伤等。

　　低压汞灯和钠光灯也归于气体放電光源。低压汞灯是运用低压汞蒸气放電時，可发生高效率的254nm辐射的灯。品种许多。多种低压汞灯的光谱能量输出都根本类似，灯的辐射能大部分会集在254nm。它是汞的最灵敏的共振幅射线。因而，它只能作紫外單色光源或用于灭菌、荧光剖析上。低压汞灯应在额外電压下點燃运用。點燃時应配上契合相关规则的限流器。运用時须坚持适宜的通風或散热，不然會影响灯泡的正常运用。此外，工作人员应戴防护眼镜，避免烧伤眼睛。在特别情况下可用低压汞灯来代替高压汞灯作有关实验，不過实验作用會比用高压汞灯時的作用差某些。原因是它們的光谱规模有某些差异。它們的光谱能量散布如图所示。图中(a)和(b)别离是高压汞灯和低压汞灯的光谱能量散布。在高压汞灯的辐射中，可見光约占總辐射的37％。而低压汞灯在最佳条件下可見光才占總辐射的2％左右。

　　通過對实验室中常用的多种光源的剖析，不难发现在分光计的实验中是不能用其他几种光源来代替的。例如我們已經懂得自炽灯发生的光谱是继续，這就不能够满意实验中的谱线规则。尽管低压汞灯在性质上与高压汞业有类似性，不過低压汞灯的光色是倾向藍、绿色，缺少紅色成分，而且显色指数也很低。因而也不能彻底满意我們此实验的规则。相同钠灯的光谱中只以黄色為主。氦壹氖激光器更是單色性极好的單色光。归纳以上剖析，由分光计实验的实验内容决议了光源只能够运用高压汞灯，而不能用其他光源来代替。除了“分光计的调整与运用”实验中运用高压汞灯外，壹般物理实验“用光電效应法测普朗克常数”也用到各色光谱，因而也运用高压汞灯。

　　实验小結：在這壹次的物理实验中，我不只仅增長了對光源光谱的了解与了解，同步也增長了自已的動手才能与思索的才能。我們在高中的時候對光谱有壹定的简介，不過當時正是出于猎奇。比及學习的更加深化某些之後，逐步開始进入某些比较实质性的東西。從光源光谱以上的图形中能够准确的看出巩广的特性谱线的散布。随同科技的开展，我們研讨的方法越来越多样化，手法越来越先進，同步精度越来越准确。我們应當多多增長自已對新式科技的了解。同步注重某些前沿的开展。

　　很多問題我們应當深化思索，假设我們想的多了，學到的東西也會多某些。我們要時時刻刻坚持壹颗猎奇心，對任何問題均有壹种能够探究的情绪，多問為何。尽管這壹片实验總結的東西多為自已收集的材料的整理，不過通過整理与查找材料後，自已對這個問題的任职显着明晰了许多，在耳濡目染中自已的才能就得到了进步。同步，理论和時间实現互結合的，我們不能抛弃理论，不過只是依托理论的推导是遠遠不行的，应當将理论运用到实践中去，而实验課就為我們供给了這样壹种很好的的机會。我們在此後的學习中，依然要注重知行合壹，将理论与实践严密結合，抵达我們实验的开始意图，争夺收获到最多。

　　[1]苏小华张加深.几种常見光源特性的研讨[J].大學物理实验,(3).

　　[5]翟林华征洋姚关心等.單色仪的定標实验中汞光谱两条谱线的弥补標定[J].物理实验，第21卷（11）.