一种量子化能级测量实验仪制造技术

本实用新型专利技术的目的在于提供一种量子化能级测量实验仪，包括光源、第一透镜、第二透镜、光栅和读谱设备，且所述光源、第一透镜、第二透镜、光栅和读谱设备依次排列构成光路，使得所述光源沿光路在所述读谱设备上形成光谱线，所述光源为电致发光的光源或光致发光的光源，所述读谱设备选择为读谱仪或者光屏；通过该实验仪能够借助实验室常有的透镜、光栅、滤波片、读谱仪测量量子化能级，不再需要传统实验中的真空管，并且可以避免高压操作。并且可以避免高压操作。并且可以避免高压操作。

【技术实现步骤摘要】
一种量子化能级测量实验仪


[0001]本技术属于物理现象演示实验装置，具体涉及一种量子化能级测量实验仪。

技术介绍

[0002]近代物理认为：原子的能量不是连续分布的，而是在不同的能级上具有不同的分立值，因此放出或者吸收能量也是呈现出“一份份”的量子化，称为量子化能级。已经有很多经典实验证明了量子化能级的存在，如爱因斯坦的光电效应实验，证明了光的量子性，参见附图1，是爱因斯坦光电效应实验简图；再如夫兰克
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赫兹实验，设计了用低能电子碰撞气态汞原子，通过测电流的方式证明了原子能级的存在，并测定了汞原子基态到第一激发态的能量，参见附图2，是夫兰克
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赫兹实验简图。
[0003]观察以往的实验，我们发现大多数“量子化能级的证明和测定”实验，都离不开真空管这一元件，需要在真空管中注入一定的待测原子蒸汽(如夫兰克
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赫兹实验采用汞原子蒸汽)，并且需要在真空管两端的阴极和阳极施加较高的电压(数千伏)，来激发原子中的电子跃迁。然而真空管的加工难度较大、且价格昂贵，已接近停产，且高压操作存在一定的危险性。

技术实现思路

[0004]基于上述现有技术，本技术的目的在于提供一种量子化能级测量实验仪，通过该实验仪能够借助实验室常有的透镜、光栅、滤波片、读谱仪测量量子化能级，不再需要传统实验中的真空管，并且可以避免高压操作。
[0005]本技术采用的技术方案如下：一种量子化能级测量实验仪，包括光源、第一透镜、第二透镜、光栅和读谱设备，且所述光源、第一透镜、第二透镜、光栅和读谱设备依次排列构成光路，使得所述光源沿光路在所述读谱设备上形成光谱线。
[0006]所述光源为电致发光的光源或光致发光的光源。当光源采用电致发光的光源时，其包括可调直流源和电致发光体，所述可调直流源的正极接电致发光体的正极、可调直流源的负极接电致发光体的负极，从而为电致发光体供电以使得电致发光体受激发而发光。当光源采用光致发光的光源时，包括光激发光源和光致发光体，由光激发光源激发所述光致发光体发光。
[0007]进一步的，所述读谱设备选择为读谱仪或者光屏。
[0008]在排列上，发光体位于第一透镜的前侧，第二透镜位于第一透镜的后方焦平面，透射光栅位于第二透镜的正后方，读谱设备位于光栅的后方。
[0009]本技术装置简单可拆卸，携带方便，利用实验室常用的基本实验器具即可代替昂贵的真空管完成量子化能级测量实验，且功能多样化，可提供光致发光光源和电致发光光源的量子化能级测量实验。
附图说明
[0010]图1是爱因斯坦光电效应实验简图；
[0011]图2是夫兰克
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赫兹实验简图；
[0012]图3是本技术量子化能级测量实验仪的实施例一示意图；
[0013]图4是本技术量子化能级测量实验仪的实施例二示意图；
[0014]图5是本技术量子化能级测量实验仪的实施例三示意图；
[0015]图6是多缝光栅衍射的基本光路和光强分布示意图；
[0016]图7是利用本技术量子化能级测量实验仪标定衍射角θ和发光波长λ关系曲线的示意图；
[0017]图中：1、可调直流源，2、电致发光体，3、光激发光源，4、光致发光体，5、第一透镜，6、第二透镜，7、光栅，8、读谱仪，9、光屏。
具体实施方式
[0018]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0019]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0020]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0021]参见图3
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图5，本技术的量子化能级测量实验仪，包括依次排列的光源、第一透镜5、第二透镜6、光栅7和读谱设备，其中图3是本技术量子化能级测量实验仪的实施例一示意图，图4是本技术量子化能级测量实验仪的实施例二示意图，该两个实施例示出了电致发光作为光源的实施例情况，其中图3所示的实施例中读谱设备选择为读谱仪8，而图4所示的实施例中读谱设备选择为光屏9，电致发光的光源包括可调直流源1和电致发光体2，所述可调直流源1为电致发光体2供电以使得电致发光体2受激发而发光，所述电致发光体2、第一透镜5、第二透镜6、光栅7和读谱设备依次排列，使得所述电致发光体2发出的光依次穿过第一透镜5、第二透镜6和光栅7后在读谱仪8(或者光屏9)上形成光谱线，第一透镜5作为汇聚透镜，第二透镜6作为出射透镜，第二透镜6位于第一透镜5的后方焦平面。
[0022]图5是本技术量子化能级测量实验仪的实施例三示意图，该实施例中光源采
用光致发光，其包括光激发光源3和光致发光体4，所述光激发光源3、光致发光体4、第一透镜5、第二透镜6、光栅7和读谱设备依次排列，使得光致发光体4在作为读谱设备的读谱仪8或者光屏9上形成光谱线，图5所示的实施例中读谱设备为光屏9。
[0023]下面结合附图对本技术实验仪的工作原理详细介绍如下：
[0024]通过本实验仪在读谱仪6上形成多级光谱线k，如图6所示，是多缝光栅衍射的基本光路和光强分布示意图，光栅衍射的光谱为一条条明亮、分立的谱线，其强度受单缝衍射轮廓线的调制。受人眼分辨能力的限制，我们实际观察到的是单缝衍射各级亮纹的中心，该谱线中心位置由下列公式确定：
[0025][0026]其中：a是光栅的缝隙宽度，θ是衍射角，k是光谱线级数，λ是发光波长。
[0027]参见图6，在具体实验中，我们选用了透光狭缝0.01mm、光栅常数为0.02mm的光栅，即，图6中，a为透光狭缝，取0.01mm，d为光栅常数取0.02mm，b为不透光的宽度，满足d＝a+b，θ是衍射角，P点为所测第k级光谱线的中心位置，其角位置θ可以通过读谱仪进行标定，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子化能级测量实验仪，其特征在于，包括光源、第一透镜、第二透镜、光栅和读谱设备，且所述光源、第一透镜、第二透镜、光栅和读谱设备依次排列构成光路，使得所述光源沿光路在所述读谱设备上形成光谱线。2.根据权利要求1所述的量子化能级测量实验仪，其特征还在于，所述光源为电致发光的光源，包括可调直流源和电致发光体，所述可调直流源的正极接电致发光体的正极、可调直流源的负极接电致发光体的负极，从而为电致发光体供电以使得电致发...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，赵宇琼，罗晓宇，宋佳忆，田朝杨，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：新型
国别省市：