關(guān)于柯西色散公式的研究市公開課一等獎省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎課件

關(guān)于棱鏡光學性質(zhì)研究EXPERIMENTREPORT匯報人：楊杰,肖賀文目錄實驗目及原理1試驗方法及步驟2數(shù)據(jù)處理及分析3試驗結(jié)論及意義4CONTENTS目：1實驗目及原理熟悉光譜分析基本方法研究棱鏡色散曲線（汞燈、鈉燈）驗證柯西色散公式計算機進行數(shù)據(jù)分析和處理方法對比分析并改進試驗儀器：JJY型分光儀、平面鏡、三棱鏡、高壓汞燈、鈉光燈、汞燈以及鈉燈光譜；光源三棱鏡分光計柯西色散公式光譜實驗目及原理1原理：復色光:由不一樣波長混合成光源；汞燈，鈉燈光譜分析：觀察復色光發(fā)射光譜，并從原子內(nèi)部電子狀態(tài)量子特征，玻璃色散特征，原子能級，及電子能級躍遷來進行試驗現(xiàn)象解釋

分光儀器：使復色光在經(jīng)過棱鏡時發(fā)生色散。（因為復色光各種色光經(jīng)過棱鏡時折射率不一樣，傳輸方向發(fā)生偏折）測量儀器：測量角度儀器1.

2.說內(nèi)容，原理及目標、方法及步驟、數(shù)據(jù)處理及分析、試驗結(jié)論及意義3.說目標，熟悉光譜分析基本方法；試驗研究棱鏡色散曲線；驗證柯西色散公式；掌握計算機進行數(shù)據(jù)分析和處理方法。4.說原理，首先，我們知道光色散(Dispersionoflight)指是復色光分解為單色光現(xiàn)象;復色光經(jīng)過棱鏡分解成單色光現(xiàn)象;光纖中由光源光譜成份中不一樣波長不一樣群速度所引發(fā)光脈沖展寬現(xiàn)象。色散也是對光纖一個傳輸參數(shù)與波長關(guān)系描述。光色散能夠用三棱鏡，衍射光柵，干涉儀等來實現(xiàn)。光色散證實了光含有波動性。當入射光不是單色光而且入射到三棱鏡上時，即使入射角對各種波長光都相同，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)研究。借助三棱鏡對不一樣光源色散性質(zhì)研究，利用計算機數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)分析和處理，從而驗證柯西色散公式驗證，分析比較試驗數(shù)據(jù)得到結(jié)論；實驗目及原理1原理：2試驗方法及步驟調(diào)整分光儀（粗調(diào)和細調(diào)）（1）調(diào)整望遠鏡聚焦無窮遠（2）調(diào)整望遠鏡光軸與儀器轉(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)軸平行測量三棱鏡頂角（自準直法和棱脊分束法，測量三次，求取平均值）測量不一樣光譜最小偏向角（測量三次求取平均值）求汞燈各種光譜折射率n及不確定度。依據(jù)折射率n與波長作出玻璃材料色散曲線,驗證柯西色散公式。3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：試驗數(shù)據(jù)處理方法3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：33數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)處理：比對常見光學材料色散曲線，經(jīng)過簡單換算可知試驗中所用三棱鏡材料為輕火石玻璃3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——結(jié)果分析3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——誤差分析及處理方案系統(tǒng)誤差（1）儀器誤差分光計調(diào)整不正確造成誤差；改進：粗調(diào)到位很主要,三面平行再細調(diào);

三面一點像清楚,逐次調(diào)整慢慢來；室內(nèi)漆黑譜線明,光源緊靠狹縫來；不一樣曲線有個性,狹縫窄了找小角；左右轉(zhuǎn)動載物臺,定位觀察無差錯。3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——誤差分析及處理方案（2）方法誤差同一個材料可能存在不一樣正常色散區(qū)；軌道貫通理論與原子實極化；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色散程度；改進：使用頂角大，角色散率大三棱鏡使分辨率大（4）環(huán)境誤差外界光干擾影響譜線觀察；改進：在較暗環(huán)境中進行觀察；空氣濕度，溫度影響，造成空氣折射率不為1。3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——誤差分析及處理方案（5）人為誤差轉(zhuǎn)動載物臺不仔細，操作中易碰到三棱鏡，會影響最小偏向角確實定和讀數(shù)；因為用眼睛觀察光譜受到人眼對不一樣波長電磁波靈敏度，相對可見度，與譜線強度限制，產(chǎn)生誤差。偶然誤差讀數(shù)不準；最小偏向角判斷不準確；改進：屢次測量取平均值，并計算不確定度，左右迫近法。粗大誤差一些數(shù)據(jù)錯誤或者偏差過大，歪曲測量結(jié)果；改進：剔除壞數(shù)據(jù)，進行再次測量。3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋量子假說光量子概念光電效應光輻射光子頻率和強度特征光譜

按光譜機制分類發(fā)射光譜樣品光源分光器紀錄儀吸收光譜連續(xù)光源樣品分光器紀錄儀按光譜結(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)光光譜分類數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋數(shù)據(jù)處理及分析3§2.3氫原子光譜及其經(jīng)驗規(guī)律

巴耳末公式B=3645.6?里德伯公式Rh=4/B=1.0967758×107m-13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察光譜圖數(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堿金屬原子光譜精細結(jié)構(gòu)對于堿金屬原子光譜，當用高分辨率光譜儀進行觀察時，發(fā)覺每一條光譜線不是簡單一條線，而是由二條或三條線組成，這稱作光譜線精細結(jié)構(gòu)。全部堿金屬原子光譜有相仿精細結(jié)構(gòu)。根本系和第二輔線系每一條光譜線是由兩條線組成，第一輔線系及柏格曼線系是由三條線組成。大家熟悉鈉黃色光（5893?

）就是它根本系第一條線，這是由波長為5890?和5896?兩線組成。下列圖是堿金屬原子三個光譜線系前四條線精細結(jié)構(gòu)和線系限示意圖，堅直線代表光譜線精細成份,它們間隔代表譜線成份波數(shù)差。汞原子能級圖及發(fā)射光譜數(shù)據(jù)分析——現(xiàn)象解釋3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——試驗改進改進一：改進二：

以任意角入射，i1為光線入射角，i4為經(jīng)棱鏡色散后出射角。3數(shù)據(jù)處理及分析數(shù)據(jù)分析——試驗改進（2）折射率測量方法改進以任意角入射，i1為光線入射角，i4為經(jīng)棱鏡色散后出射角優(yōu)點：測量數(shù)據(jù)少，是一個靜態(tài)測量，更直觀介紹。缺點：在公式推導，計算過程及不確定度計算上都比較繁瑣。4試驗結(jié)論及意義利用已知柯西色散公式材料，利用棱鏡光譜儀來測量未知譜線波長；利用棱鏡光譜儀測得原子光譜來探究未知材料元素組成；實際上，成像光譜技術(shù)因其能夠取得被測目標兩維空間信息和一維光譜信息，而有著廣泛利用目標圖像含有豐富空間,輻射和光譜三重信息，能夠表現(xiàn)出被測目標空間分布影像特征，同時能夠以某一個像元或者某像元組得到其對應光譜信息。當前制造各種分光儀器中，光柵逐步取代了棱鏡，更令人注目標是，伴隨全息技術(shù)發(fā)展，全息光柵與刻化光柵相比含有色分辨本事高，自由光譜范圍廣，有效孔徑大，有效效率高特點，成為人們研究光譜精細結(jié)構(gòu)強有力工具。試驗意義：參考文件【1】楊福家.原子物理.【M]】北京；高等教育出版社.39—64【2】胡亞范.朱二曠.陳海良.測量棱鏡色散規(guī)律方法改進【J】.物理試驗【3】王小懷.分光計調(diào)整和使用中困難及處理辦法【J】.物理試驗.廣東.1006-7167（）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【J】物理試驗【5】何穎卓翟琛.在玻璃棱鏡折射率試驗中