專利名稱：一種鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大學(xué)代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，尤其是能方便準(zhǔn)確地測(cè)量鈉原子光譜的鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大多是利用攝譜儀與交流電弧發(fā)生器做鈉原子光譜實(shí)驗(yàn)，能拍攝出鈉原子光譜譜片。由此，通過(guò)里德伯關(guān)系式計(jì)算鈉原子能級(jí)和量子缺，從而加深對(duì)堿金屬外層電子與原子實(shí)相互作用及自旋與軌道相互作用的了解。該方法也有些不足如拍攝光譜次數(shù)較多(鐵光譜、鈉光譜、純碳光譜均需轉(zhuǎn)動(dòng)光柵進(jìn)行多次拍攝)；一級(jí)光譜區(qū)和二級(jí)紫外區(qū)易發(fā)生重疊干擾(除非換用濾色片)；計(jì)算波長(zhǎng)誤差大(因譜線本身存在線寬，光譜片長(zhǎng)度有限，肉眼觀察困難，即使用投影儀將譜片放大，測(cè)量仍有一定誤差)。另外，鈉原子光譜不同線系的一個(gè)重要差別表現(xiàn)在其雙重結(jié)構(gòu)不同成分的相對(duì)強(qiáng)度不同，它取決于有關(guān)能級(jí)值的大小(玻耳茲曼因子)、能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重以及能級(jí)間的躍遷概率。對(duì) 主線系，光譜線雙重結(jié)構(gòu)的兩個(gè)成分中短波成分與長(zhǎng)波成分的強(qiáng)度比為2 I。而在銳線系和漫線系中，雙重結(jié)構(gòu)中短波成分和長(zhǎng)波成分強(qiáng)度比是I : 20由于光譜片經(jīng)過(guò)曝光和沖洗，譜線所在處的變黑程度和譜線強(qiáng)度之間并不滿足正比關(guān)系，因而無(wú)法測(cè)量光譜線雙線結(jié)構(gòu)不同成分的強(qiáng)度比。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在操作麻煩、測(cè)量誤差大的技術(shù)問(wèn)題。提供一種鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀。本實(shí)用新型鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀，它由實(shí)驗(yàn)儀面板、自耦變壓器、低壓鈉光燈和鈉光燈電源組成，低壓鈉光燈設(shè)置在實(shí)驗(yàn)儀面板的上面板上，所述實(shí)驗(yàn)儀面板的前面板上設(shè)有開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕；其特征是自耦變壓器為降壓變壓器，輸出電壓范圍是0至220伏，由實(shí)驗(yàn)儀面板上調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕控制并指示輸出電壓的大小，該輸出電壓的兩端與低壓鈉光燈電源的輸入端相接；所述降壓變壓器的滑動(dòng)電壓輸出頭與開(kāi)關(guān)的一端串聯(lián)，開(kāi)關(guān)的另一端與低壓納光燈串聯(lián)，低壓納光燈的另一端串聯(lián)鎮(zhèn)流器后相連到降壓變壓器的另一輸出端。所述實(shí)驗(yàn)儀面板的上面板上留有直徑5厘米的圓孔，孔下對(duì)應(yīng)安裝為低壓鈉光燈的插座，圓孔邊緣距頂面板邊緣為3厘米。本實(shí)用新型采用自耦降壓變壓器作為低壓鈉光燈電源，可以方便地從0伏到220伏調(diào)節(jié)鈉光燈電壓，控制低壓鈉光燈發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)弱；由于低壓鈉光燈經(jīng)雙單色儀分光后，鈉原子光譜的譜線拉得很開(kāi)，雙重結(jié)構(gòu)看得很清楚，而且直接以波數(shù)為單位繪于記錄紙上，有效數(shù)字可達(dá)到6位，由此可以比較精確地求出量子缺、固定項(xiàng)等參數(shù)，誤差大大減?。辉陔p單色儀直接繪出的鈉光譜譜圖上，雙重結(jié)構(gòu)不同成分的相對(duì)強(qiáng)度之比就是譜峰高度之t匕，直觀明了，一目了然。本實(shí)用新型與雙光柵單色儀配合，可以清楚地記錄鈉原子發(fā)射光譜的圖譜。實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，操作方便，能明顯觀察到鈉光譜各線系雙重結(jié)構(gòu)不同成分間的強(qiáng)度比。


圖I是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型電路圖；圖3是用雙單色儀測(cè)繪出的鈉光燈發(fā)射的主線系(3P-3S)光譜圖；[0011]圖4是用雙單色儀測(cè)繪出的鈉光燈發(fā)射的銳線系(3P-5S)光譜圖；圖5是用雙單色儀測(cè)繪出的鈉光燈發(fā)射的漫線系(3P-4D)光譜圖；圖6是用雙單色儀測(cè)繪出的鈉光燈發(fā)射的漫線系(3P-5D)光譜圖。圖中I、低壓鈉光燈2、自耦變壓器3、開(kāi)關(guān)4、調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕5、鎮(zhèn)流器6、實(shí)驗(yàn)儀面板具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI和圖2，本實(shí)用新型它由 實(shí)驗(yàn)儀面板6、自耦變壓器2、低壓鈉光燈I和鈉光燈電源組成，低壓鈉光燈I設(shè)置在實(shí)驗(yàn)儀面板6的上面板上，所述實(shí)驗(yàn)儀面板6的前面板上設(shè)有開(kāi)關(guān)3和調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕4 ；自耦變壓器2為降壓變壓器，輸出電壓范圍是0至220伏，由實(shí)驗(yàn)儀面板上的調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕控制并指示輸出電壓的大小，該輸出電壓的兩端與低壓鈉光燈電源的輸入端相接；所述降壓變壓器的滑動(dòng)電壓輸出頭與開(kāi)關(guān)3的一端串聯(lián)，開(kāi)關(guān)3的另一端與低壓鈉光燈I串聯(lián)，低壓鈉光燈I的另一端串聯(lián)鎮(zhèn)流器5后相連到降壓變壓器的另一輸出端；所述實(shí)驗(yàn)儀面板6的上面板上留有直徑5厘米的圓孔，孔下對(duì)應(yīng)安裝為低壓鈉光燈的插座，圓孔邊緣距頂面板邊緣為3厘米；開(kāi)關(guān)3控制低壓鈉光燈的開(kāi)啟，調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕4則調(diào)節(jié)自耦變壓器的輸出電壓，也即低壓鈉光燈的電源電壓。將本實(shí)用新型鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀放至雙單色儀前，使鈉光燈出射的燈光正好射入雙單色儀的入口狹縫，調(diào)節(jié)鈉光燈的電源電壓和雙單色儀的譜線掃描范圍，就得到從圖3到圖6的各線系的鈉原子光譜圖。在可見(jiàn)范圍內(nèi)，主線系黃共振雙線是由雙重能級(jí)3P躍遷到3S，其波數(shù)差表征了 3P譜項(xiàng)雙重分裂的大小。銳線系和漫線系是從n2s1/2和n2D3/2.5/2，(n > 3)向共振能級(jí)(32P3/2.1/2)躍遷所發(fā)射的光譜，根據(jù)選擇定則，觀察到的僅是兩個(gè)成分(在漫線系中，復(fù)雙重線通常也只能觀察到兩個(gè)成分)。這兩成分的波數(shù)差等于(在銳線系中)或近似等于3P譜項(xiàng)的雙重分裂的大小，即17.20CHT1。由圖可見(jiàn)確實(shí)如此，雙重線中不同成分拉得很開(kāi)，看得很清楚，每對(duì)雙重線間距都在17CHT1左右。在攝譜儀拍攝的鈉光譜譜片中，根據(jù)光譜黑線的濃淡是很難判斷出I : 2或2 I的強(qiáng)度比的，而在雙單色儀繪出的鈉光譜譜圖上，雙重結(jié)構(gòu)不同成分的相對(duì)強(qiáng)度之比就是譜峰高度之比，2 : I或I : 2的高度比清清楚楚，一目了然，極有說(shuō)服力。漫線系和銳線系的下能級(jí)都是3P能級(jí)，但它們的上能級(jí)分別與價(jià)電子的d軌道和s軌道對(duì)應(yīng)，前者更容易受外電場(chǎng)影響，因此，在鈉原子的發(fā)射光譜中，漫線系和銳線系明顯不同。漫線系的光譜線邊緣清晰，譜線展寬明顯，而銳線系譜線比較清晰，邊緣比較銳。但在攝譜儀攝出的鈉光譜照片中，經(jīng)顯影、定影、沖洗后很難區(qū)分出邊緣的模糊與銳利，而用雙單色儀測(cè)量則可清楚地將這兩種線系區(qū)分開(kāi)來(lái)。如圖3是主線系，圖4是銳線系，其譜線都是尖銳而細(xì)長(zhǎng)，邊緣整齊；圖5、圖6是漫線系，可以明顯看出譜線邊緣的彌漫狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀，它由實(shí)驗(yàn)儀面板、自耦變壓器、低壓鈉光燈和鈉光燈電源組成，低壓鈉光燈設(shè)置在實(shí)驗(yàn)儀面板的上面板上，所述實(shí)驗(yàn)儀面板的前面板上設(shè)有開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕；其特征是自耦變壓器為降壓變壓器，輸出電壓范圍是O至220伏，由實(shí)驗(yàn)儀面板上調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕控制并指示輸出電壓的大小，該輸出電壓的兩端與低壓鈉光燈電源的輸入端相接；所述降壓變壓器的滑動(dòng)電壓輸出頭與開(kāi)關(guān)的一端串聯(lián)，開(kāi)關(guān)的另一端與低壓鈉光燈串聯(lián)，低壓鈉光燈的另一端串聯(lián)鎮(zhèn)流器后相連到降壓變壓器的另一輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀，其特征是所述實(shí)驗(yàn)儀面板的上面板上留有直徑5厘米的圓孔，孔下對(duì)應(yīng)安裝為低壓鈉光燈的插座，圓孔邊緣距頂面板邊緣為3厘米。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鈉光譜實(shí)驗(yàn)儀，它由實(shí)驗(yàn)儀面板、自耦變壓器、低壓鈉光燈和鈉光燈電源組成，低壓鈉光燈設(shè)置在實(shí)驗(yàn)儀面板的上面板上，所述實(shí)驗(yàn)儀面板的前面板上設(shè)有開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓的旋鈕；自耦變壓器為降壓變壓器，輸出電壓范圍是0至220伏，由旋鈕控制并指示輸出電壓的大小，該輸出電壓的兩端與低壓鈉光燈電源的輸入端相接；降壓變壓器的滑動(dòng)電壓輸出頭與開(kāi)關(guān)的一端串聯(lián)，開(kāi)關(guān)的另一端與低壓鈉光燈串聯(lián)，低壓鈉光燈的另一端串聯(lián)鎮(zhèn)流器后相連到降壓變壓器的另一輸出端。本實(shí)用新型與雙光柵單色儀配合，可以清楚地記錄鈉原子發(fā)射光譜的圖譜。實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，操作方便，能明顯觀察到鈉光譜各線系雙重結(jié)構(gòu)不同成分間的強(qiáng)度比。
文檔編號(hào)G09B23/22GK202512793SQ20122009797
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者張 杰 申請(qǐng)人:臨沂大學(xué)