第２ｌ卷第３期 ２００８年９月出版 大学物理实验 Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００８ Ｐ｝ｒＹＳＩＣＡＬ Ｅ）【ＰＥＲＩＭＥＮＴ ＯＦ Ｃ０ＬＬＥＧＥ 文章编号：１００７—２９３４（２００８）０３—００３５—０２ 用分光计测量钠光灯谱线波长 张艳亮 孙清珍 （青岛科技大学，青岛，２６６５１Ｏ） 摘要’本文通过用分光计测量三棱镜的折射率，给出了由已知光波波长测定未知谱 线波长的方法。 关键词柯西公式；原子光谱；分光计 文献标识码：Ａ 中图分类号：０４—３４ 分光计是一种测量角度的精密仪器，其基本原理是：让光线通过狭缝和聚焦透镜形成 束平行光线，经过光学元件的反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面 上，通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度，从而得到光学参量例如折射率、波长、 一色散率、衍射角等。在大学物理实验室中，通常用分光计和光栅来测量光波波长，但大学 实验室中的光栅一般是３００Ｌ／ｍｍ光栅，只能观察到双黄线，无法观测到这些谱线，既然 是在测量三棱镜折射率的实验中观察到的，我们可以利用分光计和三棱镜来测量波长。［ｔ］ 对于其它较弱的谱线波长，我们可以间接得到 根据光的色散原理，利用柯西公式 Ｚ ｃ＝ｏ＋ ＋， ，只要测出三棱镜的折射率ｎ，就可以求出这几条谱线的波长。［２］但是，在使 ＾ ＾。 用柯西公式时，要先确定常数ａ，ｂ，Ｃ的值。我们可以由已知的谱线波长如钠光灯的Ｄ 谱线 １，汞灯的绿色和蓝色谱线波长 ２、 ３，用分光计测出分别对应的三棱镜的折射率 ７１，１，ｎ ，ｎ ，然后利用柯西公式联立三个方程组，就能求出公式中ａ，ｂ，ｃ的值。 ．ａ＋８ ｎ —— 一 ｓｉｎ用分光计测三棱镜的折射率要用到最小偏向角法。即利用公式／７，＝—— ． ａ “ 其中，ａ为三棱镜的顶角，８ｗＡｎ为最小偏向角。测得的数据如表１所示： 衰１数据表 堡塑塑亘坌 ．三。＋ ｂ＋ ，可以得到。，６，ｃ的值： 收稿日期：２００８—０８—０８ —３５— ０：１．６２１７ ｂ＝８．７５８３＊１０一 “ｍ ｃ＝２．１１４２＊１０一 Ｍｍ 实验测得橙红色、绿色、蓝绿色、蓝色谱线对应的最小偏向角分别为：５０￣４４ 、５１。１１ 、 ５１。５３ ５２￣１４ ，将数据代人最小偏向角测折射率公式中可得折射率分别为１．６４６４、１．６５１０、 １．６５７７、１．６６１１，再代入已知系数口，ｂ，Ｃ的柯西公式求解二次方程，可以得到它们的谱线 波长分别为：６１４．７／＇／，Ｆｔ／＇，、５６８．６ｎｍ、５１５ ２ｎｍ、４９４．２ｎｍ。原子物理教材Ｌ３指出：钠原子光谱 ３Ｊ分为主线系、第一辅线系（漫线系）、第二辅线系（锐线系）等几个线系。对照钠原子光 谱ｌ４ Ｊ，可知６１４．７ｎ 应为锐线系５ＪＳ一３ Ｐ（６１５，７ｎｍ），５６８．６ｎｍ应为漫线系４Ｄ一３Ｐ（５６８． ５ｎｍ），５１５．２肼ｌ应为锐线系６ｓ一３Ｐ（５１５．１ ｎｍ），４９４．２ｎｍ应为漫线系５Ｄ一３Ｐ（４９８． １１７，／／＇３，），由此可见，我们所观察到的这些谱线是钠原子的谱线。 综上可知钠光灯绝非严格的单色光源。在可见光范围：除 Ｄ之外，还可观察到其它 谱线，但因为 Ｄ的辐射占可见光辐射的８０％左右或更高（低压钠灯），故一般仍可以将钠 光灯近似地看作单色光源。在大学物理实验中，经常会遇到实验以外的实验现象，而这些 现象是学生意料之外的，能够激发学生强烈的求知欲望，在老师的合理引导之下，不仅可 以达到原有的实验目的，还可以使学生在解决问题的过程中锻炼分析问题、解决问题的各 种能力。 参考文献 ［１］ 芦立娟、沈建尧．分光计观察钠灯谱线的方法及线系归属的研究［Ｊ］．大学物理实验，２００４ ［２］姚启钧．光学教程，北京：高等教育出版社，２００２ ［３］ 褚圣麟．原子物理学．北京：人民教育出版社，１９７９ ［４］ 美国国家标准和技术研究所物理实验室原子光谱数据库 ｈｔｔｐ：／／ｐｈｙｓｉｃｓ．ｎｌｓｔ．ｇｏｖ／ＰｈｙｓＲｅｆＤａｔａ／ＡＳＤ／ｌｉｎｅｓ—ｆｏｒｍ．ｈｔｍｌ ＳＵＲＶＥＹＳ ＴＨＥ ＳＯＤｎ ＬＡＭＰ ＳＰＥＣＴＲＡＬ ＬＩＮＥ ＷＡＶＥＬＥＮＧＨＴ ＷＩＴＨ ＴＨＥ ＳＰＥＣＴＲｏＭ匝ＴＥＲ Ｚｈａｎｇ Ｙａｎｌｉａｎｇ Ｓｕｎ Ｑｉｎｅ￣ｋｅｎ （Ｑｉｎｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ，２６６５１０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｕｎｋｎｏｗｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｉｎｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｋｎｏｗｎ ｌｉｇｈｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｗａｓ ｇｉｖｅｄ， ｂｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｆｒａｃｔｉＶｅ ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｎｔｅｒ・ Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｃａｕｃｈｙ ｆｏｒｍｕｌａ；ａｔｏｍｉｃ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ 一３６—
