“用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长”这个实验怎么做？要用钠灯做光源的。

用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长~

小型棱镜摄谱仪的使用

任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为，由能级间的能量差决定：



式中，为普朗克常数，c为光速。不同，也不同。同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。

不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。发射光谱分析常用摄谱仪进行。

小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。

【实验目的】：

1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。

2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。

3．学习物理量的比较测量方法。

【实验仪器】：

小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。

【实验原理】：

1．氢原子光谱的规律

1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式：

（1）

式中，n=3，4，5，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。用波数（）表示的巴尔末公式为：

n=3，4，5 （2）

式（2）中，称为氢原子光谱的里德堡常数。

用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（2）算出里德堡常数，若与公认值=1.096776相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。

2．谱线波长的测量

先用一组已知波长的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数后，以为横坐标，为纵坐标，作~定标曲线。

对于待测光谱波长的光源只要记下它各条谱线所对应的螺旋尺上读数，对照定标校正曲线就可确定各谱线的波长。

本实验利用汞灯为摄谱仪进行定标校正。然后测出氢原子光谱巴尔末线系各谱线的波长，再根据式（2）算出。

【实验步骤与内容】：

1．对着仪器（如右图）或仪器使用说明书，在处装上看镜目镜，熟悉摄谱仪各部分的结构及操作方法。

2．将汞灯置于 “S”处，前后移动聚光镜1，使光源清晰地成像于狭缝处。在目镜中观察出射光谱，转动转角调节轮，使任一条光谱进入视场，轻轻转动出射聚光镜2的调焦手轮，使光谱线像聚焦清晰；再转动角调节轮，逐个观察光源的各条光谱线并与附表中列出的谱线颜色核对无误后，开始测量。依次记下各光源不同波长谱线的所对应的读数。

3．将氢灯置于“S”处，（注意：氢灯用的是高压，调压变压器输出指示数不能超过规定的值），测出氢原子光谱中红、蓝、紫三条谱线所对应的鼓轮读数。

4．数据处理与分析：

（1）列表记录所有数据，表格自拟。

（2）用毫米方格作图纸，作出光谱仪的~定标曲线。

（3）由定标校正曲线及氢光谱测得的，求出巴尔末谱线系中三条谱线的波长，并与氢光谱的标准波长比较。

（4）由氢光谱所测得的三个波长，按式（2）算出里德堡常数，求出其平均值，并与公认值比较，算出测量的不确定度。



【注意事项】：

1．光谱仪中的狭缝是比较精密的机械装置，实验中不要任意调节。旋转转角调节轮时，动作一定要缓慢。禁止用手触摸透镜等光学元件。

2．氢光源使用的是高压电源，应特别小心。开灯前，先将调压变压器置于低电压处，然后通电源，慢慢地调节变压器升压到氢光源稳定发光。关灯时，先把变压器降到最低电压，再断开电源。



问题讨论

1．要能在看谱目镜中看到不同波长的谱线，应如何调节？各谱线出射时的相对位置应在何处读出？

2．测物质光谱波长时，如何定标？

3．氢原子光谱的巴尔末线系三条谱线的量子数n各为多少？

4．根据光栅实验和本实验的学习、实践，请对光栅光谱和棱镜光谱作简要的比较、分析。

5．要使比较光谱的各个光源的位置都位于摄谱仪准直透镜的光轴上，应怎样进行调节？

6．利用比较光谱测定光波波长的原理是什么？

7．哈特曼光阑的作用是什么？

8．为什么感光片必须位于一定的倾斜的位置上，才能使可见光区的所有谱线清晰？

9．你知道有哪些测定光波波长的方法？你已作过的实验有哪几种？试比较它们的特点。



附录

一、摄谱仪基本结构

摄谱仪的光学系统原理如右图所示，自光源S发出的光，经聚光镜会聚于可调狭缝上，调节狭缝以获得一束宽度、光强适当的光，此光经准直透镜后成平行光射到棱镜上，再经棱镜折射色散，由另一聚光镜成像于接收系统。以上元部件均安装在导轨上。下面分别介绍摄谱仪的几个主要元部件。

（1）狭缝头

狭缝头由狭缝片、狭缝盖、哈特曼光栏、刻度手轮、曝光开关等组成。

狭缝头是光谱仪中最精密、最重要的机械部分，它用来限制入射光束，构成光谱的实际光源，直接决定谱线的质量。

狭缝片由一对能对称分合的刀口组成，其分合动作由刻度手轮d控制。刻度手轮是保持狭缝精密的重要部分，因此转动手轮时一定要用力均匀、轻柔，狭缝盖内装有能左右拉动的哈特曼栏板c，盖外装有可左右拉动控制狭缝开、闭的曝光的开关e，如图28-3所示。

哈特曼光栏是用来改变谱线在照相胶片上的位置，以便对三种谱线进行比较。当板上三条刻线与狭缝盖边缘相切时，表示光栏板上的三个椭圆孔相应地移到狭缝的正前方，从而选择光谱在胶片上的位置。

曝光开关还兼有防尘作用，在不使用时应把它关闭。

（2）色散系统

色散系统是一个恒偏向棱镜，它使光线在色散的同时又偏转90o。棱镜本身也可绕铅直轴转动。

（3）接收系统

小型棱镜摄谱仪的接收系统有三种。①照相机；②看谱目镜；③出射狭缝，可分别装于图28-2中的处。

若处装上照相机，则光谱可成像在毛玻璃屏上，调焦清晰后，取下毛玻璃屏换上感光胶片，即可曝光拍摄光谱线。

若处装上出射狭缝，则构成一个单色仪，转动棱镜转角调节轮，可使聚焦于出射狭缝的不同光谱线射出，以获得所需的单色光。

若处装上看谱目镜系统，则可直接用眼睛观察光谱线。本实验利用看谱系统进行各种发射光谱线波长的测量。在看谱目镜视场中有一小的黑三角，作为测量谱线波长的基准。当转动棱镜转角调节轮时，棱镜位置旋转，出射的光谱线位置也跟着移动，当在所需读出的谱线移到黑三角位置处时，可由与转角调节轮相连的螺旋刻度尺上读出此时棱镜的相对位置。欲知此时谱线波长的数值，则需先对螺旋刻度尺进行定标校正。

二、汞、氢光谱的标准波长表



光源
颜色和波长（nm）

氦
蓝
蓝
蓝绿
蓝绿
蓝绿
蓝绿
黄
红
红

438.79
447.15
471.32
492.19
501.57
504.77
587.56
667.82
706.57

汞
紫
紫
蓝
蓝绿
绿
黄
黄
红

404.66
407.80
435.84
491.60
546.07
576.96
579.07
623.40

氢
紫
蓝
红

434.05
486.13
656.28

小型棱镜摄谱仪的使用 任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为，由能级间的能量差决定： 式中，为普朗克常数，c为光速。不同，也不同。同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。 不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。发射光谱分析常用摄谱仪进行。 小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。 【实验目的】： 1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。 2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。 3．学习物理量的比较测量方法。 【实验仪器】： 小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。 【实验原理】： 1．氢原子光谱的规律 1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式： （1） 式中，n=3，4，5，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。用波数（）表示的巴尔末公式为： n=3，4，5 （2） 式（2）中，称为氢原子光谱的里德堡常数。 用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（2）算出里德堡常数，若与公认值=1.096776相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。 2．谱线波长的测量 先用一组已知波长的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数后，以为横坐标，为纵坐标，作~定标曲线。 对于待测光谱波长的光源只要记下它各条谱线所对应的螺旋尺上读数，对照定标校正曲线就可确定各谱线的波长。 本实验利用汞灯为摄谱仪进行定标校正。然后测出氢原子光谱巴尔末线系各谱线的波长，再根据式（2）算出。 【实验步骤与内容】： 1．对着仪器（如右图）或仪器使用说明书，在处装上看镜目镜，熟悉摄谱仪各部分的结构及操作方法。 2．将汞灯置于 “S”处，前后移动聚光镜1，使光源清晰地成像于狭缝处。在目镜中观察出射光谱，转动转角调节轮，使任一条光谱进入视场，轻轻转动出射聚光镜2的调焦手轮，使光谱线像聚焦清晰；再转动角调节轮，逐个观察光源的各条光谱线并与附表中列出的谱线颜色核对无误后，开始测量。依次记下各光源不同波长谱线的所对应的读数。 3．将氢灯置于“S”处，（注意：氢灯用的是高压，调压变压器输出指示数不能超过规定的值），测出氢原子光谱中红、蓝、紫三条谱线所对应的鼓轮读数。 4．数据处理与分析： （1）列表记录所有数据，表格自拟。 （2）用毫米方格作图纸，作出光谱仪的~定标曲线。 （3）由定标校正曲线及氢光谱测得的，求出巴尔末谱线系中三条谱线的波长，并与氢光谱的标准波长比较。 （4）由氢光谱所测得的三个波长，按式（2）算出里德堡常数，求出其平均值，并与公认值比较，算出测量的不确定度。 【注意事项】： 1．光谱仪中的狭缝是比较精密的机械装置，实验中不要任意调节。旋转转角调节轮时，动作一定要缓慢。禁止用手触摸透镜等光学元件。 2．氢光源使用的是高压电源，应特别小心。开灯前，先将调压变压器置于低电压处，然后通电源，慢慢地调节变压器升压到氢光源稳定发光。关灯时，先把变压器降到最低电压，再断开电源。 问题讨论 1．要能在看谱目镜中看到不同波长的谱线，应如何调节？各谱线出射时的相对位置应在何处读出？ 2．测物质光谱波长时，如何定标？ 3．氢原子光谱的巴尔末线系三条谱线的量子数n各为多少？ 4．根据光栅实验和本实验的学习、实践，请对光栅光谱和棱镜光谱作简要的比较、分析。 5．要使比较光谱的各个光源的位置都位于摄谱仪准直透镜的光轴上，应怎样进行调节？ 6．利用比较光谱测定光波波长的原理是什么？ 7．哈特曼光阑的作用是什么？ 8．为什么感光片必须位于一定的倾斜的位置上，才能使可见光区的所有谱线清晰？ 9．你知道有哪些测定光波波长的方法？你已作过的实验有哪几种？试比较它们的特点。 附录 一、摄谱仪基本结构 摄谱仪的光学系统原理如右图所示，自光源S发出的光，经聚光镜会聚于可调狭缝上，调节狭缝以获得一束宽度、光强适当的光，此光经准直透镜后成平行光射到棱镜上，再经棱镜折射色散，由另一聚光镜成像于接收系统。以上元部件均安装在导轨上。下面分别介绍摄谱仪的几个主要元部件。 （1）狭缝头 狭缝头由狭缝片、狭缝盖、哈特曼光栏、刻度手轮、曝光开关等组成。 狭缝头是光谱仪中最精密、最重要的机械部分，它用来限制入射光束，构成光谱的实际光源，直接决定谱线的质量。 狭缝片由一对能对称分合的刀口组成，其分合动作由刻度手轮d控制。刻度手轮是保持狭缝精密的重要部分，因此转动手轮时一定要用力均匀、轻柔，狭缝盖内装有能左右拉动的哈特曼栏板c，盖外装有可左右拉动控制狭缝开、闭的曝光的开关e，如图28-3所示。 哈特曼光栏是用来改变谱线在照相胶片上的位置，以便对三种谱线进行比较。当板上三条刻线与狭缝盖边缘相切时，表示光栏板上的三个椭圆孔相应地移到狭缝的正前方，从而选择光谱在胶片上的位置。 曝光开关还兼有防尘作用，在不使用时应把它关闭。 （2）色散系统 色散系统是一个恒偏向棱镜，它使光线在色散的同时又偏转90o。棱镜本身也可绕铅直轴转动。 （3）接收系统 小型棱镜摄谱仪的接收系统有三种。①照相机；②看谱目镜；③出射狭缝，可分别装于图28-2中的处。 若处装上照相机，则光谱可成像在毛玻璃屏上，调焦清晰后，取下毛玻璃屏换上感光胶片，即可曝光拍摄光谱线。 若处装上出射狭缝，则构成一个单色仪，转动棱镜转角调节轮，可使聚焦于出射狭缝的不同光谱线射出，以获得所需的单色光。 若处装上看谱目镜系统，则可直接用眼睛观察光谱线。本实验利用看谱系统进行各种发射光谱线波长的测量。在看谱目镜视场中有一小的黑三角，作为测量谱线波长的基准。当转动棱镜转角调节轮时，棱镜位置旋转，出射的光谱线位置也跟着移动，当在所需读出的谱线移到黑三角位置处时，可由与转角调节轮相连的螺旋刻度尺上读出此时棱镜的相对位置。欲知此时谱线波长的数值，则需先对螺旋刻度尺进行定标校正。 二、汞、氢光谱的标准波长表 光源 颜色和波长（nm） 氦 蓝 蓝 蓝绿 蓝绿 蓝绿 蓝绿 黄 红 红 438.79 447.15 471.32 492.19 501.57 504.77 587.56 667.82 706.57 汞 紫 紫 蓝 蓝绿 绿 黄 黄 红 404.66 407.80 435.84 491.60 546.07 576.96 579.07 623.40 氢 紫 蓝 红 434.05 486.13 656.28

小型棱镜摄谱仪的使用

任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为，由能级间的能量差决定：

式中，为普朗克常数，c为光速。不同，也不同。同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。

不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。发射光谱分析常用摄谱仪进行。

小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。

【实验目的】：

1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。

2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。

3．学习物理量的比较测量方法。

【实验仪器】：

小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。

【实验原理】：

1．氢原子光谱的规律

1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式：

（1）

式中，n=3，4，5，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。用波数（）表示的巴尔末公式为：

n=3，4，5 （2）

式（2）中，称为氢原子光谱的里德堡常数。

用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（2）算出里德堡常数，若与公认值=1.096776相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。

2．谱线波长的测量

先用一组已知波长的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数后，以为横坐标，为纵坐标，作~定标曲线。

对于待测光谱波长的光源只要记下它各条谱线所对应的螺旋尺上读数，对照定标校正曲线就可确定各谱线的波长。

本实验利用汞灯为摄谱仪进行定标校正。然后测出氢原子光谱巴尔末线系各谱线的波长，再根据式（2）算出。

【实验步骤与内容】：

1．对着仪器（如右图）或仪器使用说明书，在处装上看镜目镜，熟悉摄谱仪各部分的结构及操作方法。

2．将汞灯置于 “S”处，前后移动聚光镜1，使光源清晰地成像于狭缝处。在目镜中观察出射光谱，转动转角调节轮，使任一条光谱进入视场，轻轻转动出射聚光镜2的调焦手轮，使光谱线像聚焦清晰；再转动角调节轮，逐个观察光源的各条光谱线并与附表中列出的谱线颜色核对无误后，开始测量。依次记下各光源不同波长谱线的所对应的读数。

3．将氢灯置于“S”处，（注意：氢灯用的是高压，调压变压器输出指示数不能超过规定的值），测出氢原子光谱中红、蓝、紫三条谱线所对应的鼓轮读数。

4．数据处理与分析：

（1）列表记录所有数据，表格自拟。

（2）用毫米方格作图纸，作出光谱仪的~定标曲线。

（3）由定标校正曲线及氢光谱测得的，求出巴尔末谱线系中三条谱线的波长，并与氢光谱的标准波长比较。

（4）由氢光谱所测得的三个波长，按式（2）算出里德堡常数，求出其平均值，并与公认值比较，算出测量的不确定度。

【注意事项】：

1．光谱仪中的狭缝是比较精密的机械装置，实验中不要任意调节。旋转转角调节轮时，动作一定要缓慢。禁止用手触摸透镜等光学元件。

2．氢光源使用的是高压电源，应特别小心。开灯前，先将调压变压器置于低电压处，然后通电源，慢慢地调节变压器升压到氢光源稳定发光。关灯时，先把变压器降到最低电压，再断开电源。

问题讨论

1．要能在看谱目镜中看到不同波长的谱线，应如何调节？各谱线出射时的相对位置应在何处读出？

2．测物质光谱波长时，如何定标？

3．氢原子光谱的巴尔末线系三条谱线的量子数n各为多少？

4．根据光栅实验和本实验的学习、实践，请对光栅光谱和棱镜光谱作简要的比较、分析。

5．要使比较光谱的各个光源的位置都位于摄谱仪准直透镜的光轴上，应怎样进行调节？

6．利用比较光谱测定光波波长的原理是什么？

7．哈特曼光阑的作用是什么？

8．为什么感光片必须位于一定的倾斜的位置上，才能使可见光区的所有谱线清晰？

9．你知道有哪些测定光波波长的方法？你已作过的实验有哪几种？试比较它们的特点。

附录

一、摄谱仪基本结构

摄谱仪的光学系统原理如右图所示，自光源S发出的光，经聚光镜会聚于可调狭缝上，调节狭缝以获得一束宽度、光强适当的光，此光经准直透镜后成平行光射到棱镜上，再经棱镜折射色散，由另一聚光镜成像于接收系统。以上元部件均安装在导轨上。下面分别介绍摄谱仪的几个主要元部件。

（1）狭缝头

狭缝头由狭缝片、狭缝盖、哈特曼光栏、刻度手轮、曝光开关等组成。

狭缝头是光谱仪中最精密、最重要的机械部分，它用来限制入射光束，构成光谱的实际光源，直接决定谱线的质量。

狭缝片由一对能对称分合的刀口组成，其分合动作由刻度手轮d控制。刻度手轮是保持狭缝精密的重要部分，因此转动手轮时一定要用力均匀、轻柔，狭缝盖内装有能左右拉动的哈特曼栏板c，盖外装有可左右拉动控制狭缝开、闭的曝光的开关e，如图28-3所示。

哈特曼光栏是用来改变谱线在照相胶片上的位置，以便对三种谱线进行比较。当板上三条刻线与狭缝盖边缘相切时，表示光栏板上的三个椭圆孔相应地移到狭缝的正前方，从而选择光谱在胶片上的位置。

曝光开关还兼有防尘作用，在不使用时应把它关闭。

（2）色散系统

色散系统是一个恒偏向棱镜，它使光线在色散的同时又偏转90o。棱镜本身也可绕铅直轴转动。

（3）接收系统

小型棱镜摄谱仪的接收系统有三种。①照相机；②看谱目镜；③出射狭缝，可分别装于图28-2中的处。

若处装上照相机，则光谱可成像在毛玻璃屏上，调焦清晰后，取下毛玻璃屏换上感光胶片，即可曝光拍摄光谱线。

若处装上出射狭缝，则构成一个单色仪，转动棱镜转角调节轮，可使聚焦于出射狭缝的不同光谱线射出，以获得所需的单色光。

若处装上看谱目镜系统，则可直接用眼睛观察光谱线。本实验利用看谱系统进行各种发射光谱线波长的测量。在看谱目镜视场中有一小的黑三角，作为测量谱线波长的基准。当转动棱镜转角调节轮时，棱镜位置旋转，出射的光谱线位置也跟着移动，当在所需读出的谱线移到黑三角位置处时，可由与转角调节轮相连的螺旋刻度尺上读出此时棱镜的相对位置。欲知此时谱线波长的数值，则需先对螺旋刻度尺进行定标校正。

二、汞、氢光谱的标准波长表

光源
颜色和波长（nm）

氦
蓝
蓝
蓝绿
蓝绿
蓝绿
蓝绿
黄
红
红

438.79
447.15
471.32
492.19
501.57
504.77
587.56
667.82
706.57

汞
紫
紫
蓝
蓝绿
绿
黄
黄
红

404.66
407.80
435.84
491.60
546.07
576.96
579.07
623.40

氢
紫
蓝
红

434.05
486.13
656.28

设计实验《用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长》
（电子04-1 陈昌龙 梁宇乐 王正 邝景文）

总体设计方案思路及说明（用读谱法测量）:
我们知道任何物质的原子和分子都能够辐射和吸收自己的特征光谱，这是由物质中所含元素的成分、多少和结构决定的。因此，分析物质的辐射或吸收光谱，就可以了解物质的组成和各成分的含量，以至原子、分子的结构进行深入的分析研究。由于光谱分析具有较高的灵敏度，特别是对低含量元素的分析准确度较高，分析速度快。所以，它在科学实验和研究中有着重要应用。通过小型棱镜摄谱仪，对光谱进行观察，可供研究。

一、实验目的
１．了解小型棱镜摄谱仪的构造原理。
２．掌握小型棱镜摄谱仪的调节和使用方法。
３．学会用小型棱镜摄谱仪用读谱法测定激光的主谱线波长。

二、实验原理

1、光谱和物质结构的关系
每种物质的原子都有自己的能级结构，原子通常处于基态，当受到外部激励后，可由基态迁到能量较高的激发态。由于激发态的不稳定，处于高能级的原子很快就返回基态，此时发射出一定能量的光子的波长（或频率）由对应两能级之间的能量差ΔEi决定。ΔEi = Ei - Eo , Ei 和 Eo 分别表示原子处于对应的激发态和基态的能量。即
ΔEi = hvi = hc/λi 或 λi = hc/ΔEi
式中，i = 1, 2, 3, … ，h为普朗克常数，c为光速。
每一种元素的原子、经激发后再向低能级跃迁时，可发出包含不同频率（波长）的光，这些光经色散元件即可得到一对应光谱，就可对物质的组成和结构进行分析。

2、小型棱镜摄谱仪的结构和使用
图（1）为小型棱镜摄谱仪结构示意图
（１）准直管
准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分析物质发出的光射入狭缝，经透镜L1后就成为平行光。实际使用中，为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度，在光源与狭缝之间放置会聚透镜L，使光束会聚在狭缝上。
（２）棱镜部分
主要是一个（或几个）棱镜P，利用棱镜的色散作用，将不同波长的平行光分解成不同方向的平行光。

（３）光谱接收部分
光谱接收部分实际上就是一个照相装置。它包括透镜L2和放置在L2像方焦平面上的照相底板F，透镜L2将棱镜分解开的各种不同波长的单色平行光聚焦在F的不同位置上，如图（2）所示，为小型棱镜摄谱仪光路示意图。由于透镜对不同波长光的焦距不同，当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上，所以，必须适当地调整照相底板F的位置，方可清晰的记录各种波长的谱线。

3、用线形插入法求待测波长
这是一种近似的测量波长的方法。一般情况下，棱镜是非线性色散元件，但是在一个较小的波长范围内（约几个nm内），可以认为色散是均匀的，即谱线在底片上的位置和波长有线形关系，如波长为 的待测谱线位于已知波长 和 谱线之间，如图所示，它们在底片上的位置可用读数显微镜测出(摄谱法)，如用d和x分别表示谱线 和 的间距及 和 的间距，那么待测谱线波长为：

4、读谱装置
包括测微目镜，使目镜水平方向左右移动的手轮、丝杠、滑块、导轨和支架，还包括读出目镜位置值用的标尺和100分度及手轮刻度、手轮转一圈平移1mm，没分度0.01mm,要求估读到0.1分度。测微目镜内的叉丝用以对准被测谱线中心。

三、实验仪器
1.小型棱镜摄谱仪、2.汞灯、3.激光器、4.读数显微镜、5.聚光镜

四、实验内容与步骤
1.调节汞灯光源和聚光镜，使光源发出的光束聚集到入射狭缝上；
2．将看谱管装置装好，将鼓轮调节到（中心波长435.8nm）43.58上；
3．调节入射狭缝宽度（0.1mm左右），通过看谱线管观察汞灯的435.8nm（蓝）谱线，是否和看谱管视场内中心指针对齐。如果435.8nm（蓝）谱线与看谱管视场中心指针不对齐，就要调整。一般实验前已经调好不用再调节，如果误差太大。再进行调节；
4．如右图所示放置激光器，因激光束细窄而明亮，需使用短焦距的扩束透镜增大激光束的发散性，使激光束经平面镜 反射后沿 的光轴射入狭缝；
5.调节激光、汞灯光源，使光源发出的光束聚集到入射狭缝上；
6.用看谱管浏览激光光谱，找出已知谱线和待测谱线，在光谱中所在的位置；
7.将鼓轮调至43.58刻度上，换上读谱装置准备测量；
8.调节测微目镜左右移动的手轮，找出已知谱线和待测谱线，在光谱中所处的位置；
9.用测微目镜位置主标尺和100分度手轮刻度副标尺，测量出已知谱线和待测谱线之间的距离d、x，并记录。具体测量时，一般是先测出三条谱线（ 、 、 ）各自所对应的位置，让后计算出d、x，参见表格；
注：测微目镜位置主标尺和100分度手轮刻度副标尺，使用时注意一手轮转一圈测微目镜位置主尺平移1mm，手轮刻度每分度0.01mm。测微目镜内的叉丝用以对准被测谱线中心。

注意事项
1． 狭缝是一精密装置，它决定谱线质量，应谨慎调节使用。
2． 在读谱实验中，记录实验条件时，必须把待测光源、谱线的颜色和位置一一记录。狭缝宽度、波长轮刻度、读谱仪型号等也应记录下，以便对实验结果进行分析总结。
3． 使用移动显微镜测量光谱线的位置时，要注意聚焦，使十字叉丝与谱线间无视差；防止回程误差。

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