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多原子分子光谱实验
实验背景介绍
首先对光谱分析的历史做一个简单的回顾：
1666年英国物理学家牛顿（Newton）做了一次光学色散实验，他用一束太阳光在暗室中通过一个棱镜，在棱镜后的屏幕上看到了洪、橙、黄、绿、靛、蓝、紫七种不同的颜色依次排列在屏幕上，形成一条彩色的谱带，称之为光谱。这个简单的实验就是光谱学的起源。
1802年英国化学家渥拉斯顿（Wollaston）发现在太阳的彩色光谱中有几条黑线。1814年德国物理学家夫琅和费（Fraunhofer）继续研究太阳光谱中的黑线的相对位置，按英文字母取名为A、B、C、D、E、F、??线，后人为了纪念这一工作，把这些黑线称之为夫琅和费线，这些黑线是由于包围太阳的气氛、原子等粒子的蒸气，吸收了太阳光谱中特定的波长而产生的，是吸收光谱的现象。
1826年，泰博特（Talbot）研究了钠盐、钾盐和锶盐在酒精灯上燃烧时得到的光谱，以及铜、银和金在火花放电的光谱时说：“发射光谱是化学分析的基础”，在研究钾盐的特性时指出“这种红色光。。。象钠盐的黄色光一样，成为钾盐的特性。”以后傅科（Foucault）和埃格斯脱龙（Angstrom）观察钠的两根黄线和夫琅和费的两根D线是一致的，研究了发射光谱（亮线）与吸收光谱（黑线）之间的关系。
1860年本生（Bunsen）和基尔霍夫（Kirchohoff）他们首先把分光镜用于化学分析，他们在矿水的光谱中发生了两条蓝线，从而发现了新的碱金属元素铯。自1860年之后一直到二十世纪初的40余年内，用光谱分析法先后发现的元素有十余个。
二十世纪初期以后光谱学由于它检出限的限制，作为发现新元素的时期已经过去了，质谱仪的出现可以更有效地测出各种微量元素。而对化学家来讲，光谱分析作为一个测量样品中微量杂质的手段是有效的。但作为光谱分析的定量分析直到1925年吉拉赫（Gerlach）首先提出了谱线的相对强度的概念，即用内标法来进行分析，提高了光谱分析的精密度和准确度，为光谱定量分析奠定了基础。
在二十世纪70-80年代，一些新的光源（如等离子体，辉光放电等）的研究成功，以及广泛地应用光电直读和电子计算机联用，进一步提高了光谱分析的精密度和准确度，实现了自动化。使光谱定量分析在现代分析化学中占有极其重要的地位。
一.实验目的
1. 熟悉原子发射光谱的试验方法； 2. 熟悉H,He,Ne,N等元素的光谱。
二.实验原理
1． 基本理论
用高压放电、等离子焰炬、激光等手段可将原子或离子激活成激发态。激发态是不稳定的，容易发射出相应特征频率的光子返回到基态或低（亚）激发态而呈现一系列特征光谱线。这些特征光谱线经过光学色散系统分别被会聚在感光板上或被光电器件所接收，根据特征谱线的波长及强度对元素进行定性或定量分析，这便是原子发射光谱法。 关于本实验有以下几点需要说明：
a, 本实验使用各种不同的原子发光灯来获得原子光辐射源;
b, 本实验实验中所使用的WGD-6光学多道分析器中有反射式平面衍射光栅，可实现分光。
2． 基本光路
三.实验仪器介绍
WGD-6型光学多道分析器采用CCD（电荷耦合器件）作为接受单元，可以实时采集及三维显示。入射狭缝S1宽度范围0－2mm连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝S1， S1位于反射式准光境M2的焦面上，通过S1射入的光束经 反射成平行光投向平面光栅G上，经光栅衍射分成不同衍射角的准单色光束，经物镜M3成像在S2上。在S2处不同的位置对应不同波长的光波，CCD能采集到这些分解后的准单色光。
由于CCD尺寸限制，每次只能采集光谱的一小部分，为测量较大范围，平
面光栅G安装在一个可精密调控的转台上，此转台由电机精密带动，光栅G每测一次转一定的角，CCD就能采集对应角度的光，同时，在微机多道上，也记录到不同道址上。
由于多道的道在计算机中是无单位的，要用它表征波长，就必须对这些道进行标定。实验中标定的方法是，先用汞灯做光源，测其光谱，以这些波长为标准对多道的道进行计量。由于多道的道数比CCD的单元多，所以每用CCD测一次，要将多道的道址扩大一倍，这样，对多道后面的各道的记录的标定实际上就是把先前已标定的谱作为标准标定后面的道。如此下去，完成全部测量。
四.实验内容
1. 阅读仪器使用说明书，熟悉分析软件的使用。
2. 先不打开光源。打开仪器和电脑后，运行CCD软件，待初始化完成后，实
施“背景实时采集”，获得背景光对实验的影响。
3. 首先，打开汞光灯，移到入射狭缝。以汞灯作为光源，得到如下的光谱图
图1.波长在334.3nm到534.7nm之间Hg的光谱图
根据上图，我们选用Hg标准光谱线来给计算机通道数进行线性定标。我们选用Hg元素光谱中波长为365.01nm和404.66nm两点进行定标。我们
得到拟合方程 （X指通道号，Y指所对应的波长），
其中a0=334.27,a1=9.79。为了验证我们所选取的定标点的正确性，我们
在定标后测量了最强的 (参考值为546.07nm)谱线，得到测量值为544.46nm。参考值和理论值基本符合，这样，我们标定了1024个通道对应的波长，并通过软件将通道数转化为了波长值(波长范围是334.3nm到534.7nm)。
4. 根据已标定的汞灯光谱，打开氢光灯，移到入射狭缝，关闭汞灯，点击“运
行”中的“实时采集”，获得钠的光谱。点击“暂停”，读取H光谱的有关数据。
5. 重复以上的步骤，测量He,Ne,N光谱的有关数据（注意，这时不用再采集
背景光信息，因为系统已经在第一次采集时已经自动保存。另外，光灯需要预热时间，使用时要注意！）。
6. 为了测量其他波长范围内的光谱线，我们需要重新定标；重复步骤3，得到Hg的光谱图如图2。
图2.波长在534.9nm到693.3nm之间Hg的光谱图
这时选用Hg元素光谱中波长为546.01nm和579.07nm两点进行定标。我们得到拟合方程
（X指通道号，Y指所对应的波长），
其中a0=534.88,a1=7.74。为了验证我们所选取的定标点的正确性，我们