光谱

物理仿真实验氢氘光谱拍摄实验报告范本

一、实验目的

1.掌握氢氘光谱各谱线系的规律，即计算氢氘里德伯常数RH，RD的方法。

2.掌握获得和测量氢氘光谱的实验方法。

3.学习光栅摄谱仪的运行机理，并学会正确使用。

二、实验仪器及其使用方法

WPS-1自动控制箱，光源：铁电极。电弧发生器，光源：氢氘放电管。中间光阑，哈德曼光阑，摄谱窗口。

平面光栅摄谱仪是以平面衍射光栅作为色散元件的光谱仪器。它的光学系统用Ebert-Fastie装置（垂直对称式装置）， 其光学系统如图2所示。由光源B(铁电极、氢氘放电管)发射的光，经过消色差的三透镜照明系统L均匀照明狭缝S， 再经反射镜P折向球面反射镜M下方的准光镜O1上，经O1反射，以平行光束射到光栅G上，经光栅衍射后， 不同方向的单色光束射到球面反射镜的中央窗口暗箱物镜O2处， 最后按波长排列聚焦于感光板F上，旋转光栅G，改变光栅的入射角，便可改变拍摄谱线的波段范围和光谱级次。 这种装置的入射狭缝S和光谱感光板是垂直平面内对称于光栅G放置的，由于光路结构的对称性， 彗差和像散可以矫正到理想的程度，使得在较长谱面范围内，谱线清晰、均匀。 同时由于使用球面镜M同时作为准直物镜和摄谱物镜，因此不产生色差，且谱面平直。 使用摄谱仪做光谱实验时必须注意以下事项：

（1）摄谱仪为精密仪器，使用时要注意爱护。尤其是狭缝，非经教师允许，不可以随意调节各旋钮，手柄均应轻调慢调，旋到头时不能再继续用力，不要触及仪器的各光学表面；

（2）燃电弧时，注意操作安全。电弧利用高频高压，点燃后不要用手触及仪器外壳；更换电极时要切断高压电，用绝缘性能好的钳子或手套来更换；电弧有强紫外线辐射，使用时要戴防护眼镜；

（3）铁弧电极上不能有氧化物，应经常磨光，呈圆锥形；调节两电极头之间的距离，注意电极头成像不要进入中间光阑。

三、实验原理

巴尔末总结出来的可见光区氢光谱的规律为：

（n = 3，4，5 ……）

式中的B=364.56nm。此规律可改写为：

式中的为波数，为氢的里德伯常数（109 678cm）。

根据玻尔理论或量子力学中的相关理论，可得出对氢及类氢离子的光谱规律为：

其中，和为整数，z为该元素的核电荷数，相应元素的里德伯常数为：

其中，m和e为电子的质量和电荷，c是真空中的光速，h为普朗克常数，M为原子核的质量。显然，随元素的不同R应略有不同，但当认为M→∞时，便可得到里德伯常量为：

这与玻尔原子理论（即电子绕不动的核运动）所推出的R值完全一样。现在公认的

的值为：10973731m，这与理论值完全符合。有了这样精密测定的里德伯常量，又可以反过来计算还没有测定的某些元素的里德伯常数。即：

比如应用到氢和氘为：

可见，氢和氘的里德伯常数是有差别的，其结果就是氘的谱线相对于氢的谱线会有微小的位移，叫同位素位移。和是能够直接精确测量的量，测出它们，也就可以计算出氢和氘的里德伯常数。同时还可以计算出氢和氘的原子核质量比。

式中是已知量。注意：波长应为真空中的波长，同一光波，在不同介质中波长是不同的，唯有频率及对应光子的能量是不变的，我们的测量往往是在空气中进行的，所以为精确得到结果时应将空气中的波长转换为真空中的波长。

四、测量内容及数据处理

测量内容

1.拍摄氢氘和铁的光谱。按实验要求，拟好摄谱程序表格，调好光路后，按程序用哈特曼光栏的相应光孔，分别拍下氢氘和铁的光谱。

2.显示谱片。取下底片盒，到暗室进行显影，定影、水洗等处理得到谱片。

3.观察和测量氢氘光谱线的波长。在光谱投影仪上观察谱片上的光谱，区分铁光谱和氢氘光谱，基于在很小的波长范围内可以认为线色散是个常数。如下图所示.用线性内插法就可以算出待测的谱线的波长。在映谱仪上用直尺进行粗测，在阿贝比长仪上进行精确测量计算出氢氘谱线的波长。

4.数据处理。计算出氢氘的里德伯常数，确定其不确定度，给出实验结果表达式。

分子荧光光谱法实验报告范文

一、 实验目的

1.掌握荧光光度计的基本原理及使用。

2.了解荧光分光光度计的构造和各组成部分的作用。

3.掌握分子荧光光度计分析物质的特征荧光光谱：激发光谱、发射光谱的测定方法。

4.了解影响荧光产生的几个主要因素。

5.学会运用分子荧光光谱法对物质进行定性和定量分析。

二、 实验原理

原子外层电子吸收光子后，由基态跃迁到激发态，再回到较低能级或者基态时，发射出一定波长的辐射，称为原子荧光。对于分子的能级激发态称为分子荧光，平时所说的荧光指分子荧光。

具有不饱和基团的基态分子经光照射后，价电子跃迁产生荧光，是当电子从第一激发单重态S1的最低振动能级回到基态S0各振动能级所产生的光辐射。

(1)激发光谱

是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长(或频率)变化的曲线。横坐标为激发光波长，纵坐标为发光相对强度。

激发光谱反映不同波长的光激发材料产生发光的效果。即表示发光的某一谱线或谱带可以被什么波长的光激发、激发的本领是高还是低；也表示用不同波长的光激发材料时，使材料发出某一波长光的效率。荧光为光致发光，合适的激发光波长需根据激发光谱确定——激发光谱是在固定荧光波长下，测量荧光体的荧光强度随激发波长变化的光谱。获得方法：先把第二单色器的波长固定，使测定的λem不变，改变第一单色器波长，让不同波长的光照在荧光物质上，测定它的荧光强度，以I为纵坐标，λex为横坐标所得图谱即荧光物质的激发光谱，从曲线上找出λex，，实际上选波长较长的高波长峰。

(2)发射光谱

是指发光的能量按波长或频率的分布。通常实验测量的是发光的相对能量。发射光谱中，横坐标为波长（或频率），纵坐标为发光相对强度。

发射光谱常分为带谱和线谱，有时也会出现既有带谱、又有线谱的情况。 发射光谱的获得方法：先把第一单色器的波长固定，使激发的λex不变，改变第二单色器波长，让不同波长的光扫描，测定它的发光强度，以I为纵坐标，λem为横坐标得图谱即荧光物质的发射光谱;从曲线上找出最大的λem。

(3)荧光强度与荧光物质浓度的关系

用强度为I0的入射光，照射到液池内的荧光物质时，产生荧光，荧光强度If用仪器测得，在荧光浓度很稀(A

三、 实验试剂和仪器

试剂：罗丹明B乙醇溶液；1-萘酚乙醇溶液；3,3’-Diethyloxadicarbocyanine iodide：标准溶液，10μg/ml, 20μg/ml,30μg/ml,40μg/ml和未知浓度；蒸馏水；乙

醇。

仪器：Fluoromax-4荧光分光光度计；1cm比色皿；spectrofluorometer分析软件。

荧光分析仪器结构：它主要由光源、单色器、液槽、检测器和显示器组成。光源发出的紫外-可见或者红外光经过激发单色器分光后，照到荧光池中的被检测样品上，样品收到该激发光照射后，发出的荧光经发射单色器分光，由光电倍增管转换成相应电信号，再经放大器放大反馈进入转换单元，将模拟电信号转换成相应数字信号，并通过显示器或打印机显示和记录被测样品谱图。

四、 实验步骤

1.样品制备。配置不同浓度的3,3’-Diethyloxadicarbocyanine iodide溶液，分别为10μg/ml, 20μg/ml,30μg/ml,40μg/ml和未知浓度。

2.打开荧光分光光度计和电脑，预热半个小时。

3.打开spectrofluorometer分析软件，进行相关参数的设置。首先检测罗丹明B的激发光谱，此时固定发射波长为560nm，检测并保存激发光谱。然后根据所检测的激发光谱中的最大峰值541nm来设置检测罗丹明B的荧光光谱的激发波长，检测并保存所得的荧光光谱。

4.检测1-萘酚的荧光光谱。方法同步骤3。

5.用已配置好的3,3’-Diethyloxadicarbocyanine iodide标准溶液进行与2中相同的步骤，找到最大激发波长与最大发射波长，之后选定单点检测模式，并设置成刚选择的最大激发波长与最大发射波长，分别对10μg/ml, 20μg/ml,30μg/ml,40μg/ml进行检测，记录数据，绘制工作曲线。

6.对未知浓度3,3’-Diethyloxadicarbocyanine iodide进行检测，记录数据，并根据工作曲线求出浓度。

五、 数据记录和处理

1. 数据记录

(1)罗丹明B的测定

图2.罗丹明B的激发光谱

图3.罗丹明B的荧光光谱