[实用新型]一种量子化能级测量实验仪

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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-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-赫兹实验简图。

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-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。

实用新型内容

基于上述现有技术，本实用新型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。

本实用新型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。

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。

进一步的，所述读谱设备选择为读谱仪或者光屏。

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。

本实用新型装置简单可拆卸，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

图1是爱因斯坦光电效应实验简图；

图2是夫兰克-赫兹实验简图；

图3是本实用新型量子化能级测量实验仪的实施例一示意图；

图4是本实用新型量子化能级测量实验仪的实施例二示意图；

图5是本实用新型量子化能级测量实验仪的实施例三示意图；

图6是多缝光栅衍射的基本光路和光强分布示意图；

图7是利用本实用新型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；

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