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基于分光计的系列实验

由于分光计对角度的高精度测量,因此我们可以利用分光计进行一些光学角度的测量。利用分光计可以测定透明玻璃样品的折射率,验证柯西公式等等。 表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)是一种物理光学现象。光在棱镜与金属膜表面上发生全反射时,形成倏逝波进入到光疏介质中,从而激发金属表面产生表面等离子体子波。在入射角或波长为某一适当值的条件下, 表面等离子体子波与倏逝波的频率和波数相等时, 两者之间将发生共振, 入射光被吸收, 使反射光能量急剧下降, 在反射光谱上出现共振吸收峰,即发生了表面等离子体共振现象,该入射角度称为SPR共振角,实验上我们也可以利用分光计测量出等离子体共振角。

  1. 学会分光计的调节与使用;
  2. 掌握什么是倏逝波,什么是SPR;
  3. 理解现有的光路设计思想;
  4. 分析讨论共振角与折射率的关系。

关于原理

  1. 什么是最小偏向角法?
  2. 媒质的折射率与真空中入射光的波长的关系是什么?请写出柯西色散公式
  3. 什么是表面等离子体共振(SPR)?
  4. 什么是倏逝波?

关于实验

  1. 实验上是如何避免偏心差的。
  2. 实验上如何根据理论光路图,快速找到光谱线?
  3. 实验上用的小单色仪,如何快速半定量的估计其分辨率?
  4. 表面等离子体共振的样品设计成了圆柱形,这有什么好处?
  5. 想发生等离子体共振,对光源有什么要求吗?
  • 你能设计其它的实验方案测量三棱镜折射率吗?
  • 请问金属薄膜的厚度对等离子共振有什么影响?
  • 你如何理解金属的介电常数为复数,其是实部和虚部代表什么物理意义?

分光计、汞灯、重火石玻璃ZF1三棱镜、半反镜、毛玻璃、半导体激光器、探测器、镀金圆柱棱镜、小单色仪

  1. 学习使用分光计并利用最小偏向角法测量三棱镜的折射率
  2. 利用小单色仪和分光计验证柯西色散公式
  3. 测量介质为空气和纯净水时金膜的共振角
  1. 简要叙述本实验的基本原理。
  2. 记录实验中出现的各种实验现象,对其进行分析、讨论。
  3. 实验数据的处理,及对结果的分析、讨论。
  1. 贾玉润 等主编,大学物理实验,复旦大学出版社,1988年
  2. 一个折射率的数据库http://refractiveindex.info/

《大学物理实验数字化教程》-机械工业出版社这一书中的视频讲解 分光计的使用

想问问大家有没有注意到酒精溶液的共振曲线里,40°左右也有一个小吸收峰呢?我测量了两组酒精溶液的数据,在接近40°位置仪器的显示数值都有下降几十。直觉觉得不是激光器能量波动等均匀误差造成的。 — 王思阳 2014/04/13 23:33
我有在测量蒸馏水的过程中测量到一次44度左右,下降幅度也约为0.1左右的小吸收峰,具体原因仍未理解。 — 王铨康 2015/04/7 0:50
我在模拟溶液浓度与共振角关系的时候,发现在我们测得棱镜折射率为1.651的情况下,一旦电介质折射率高于1.32左右的一个值,就无法用文献中的公式计算。sin值超出1了。但在其他人的文献中明显有1.33以上的介质(Nacl溶液的折射率也在1.33以上)且得到角度为70多度。是不是高于一定折射率的介质就不能用那个公式了呢? — 王铨康 2015/04/7 2:45
做SPR的圆柱棱镜的折射率与第一次测的三棱镜的折射率不同,SPR的圆柱棱镜是K9玻璃折射率是1.515 — 白翠琴 2015/04/07 13:39
OMG…我貌似介电常数也用的1.65.. — 王铨康 2015/04/12 19:30
实验原理简述中第一部分第一点似乎应为“什么是最小偏向角法” — 吴迪 2017/02/28 13:40
实验仪器里面的半透镜是不是可以当作双面反射镜使用?——刘畅 2017/04/25 20:40
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  • 最后更改: 2022/05/12 17:02
  • 由 cqbai