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哈***

实 验 报 告

课程名称： 创新实验

专 业： 城市地下空间工程

班 级： 城市地下空间19-3

学 号： ***

姓 名： 魏某某

实验类型

虚拟仿真实验



实验名称

原子能级粒子数热布局实验



仪器设备

热台控制器、加热台、激光控制器、激光器、透镜、光谱仪（光电倍增管）、高压源、数据采集卡、计算机



实验地点





实验日期

2021.06.29



实

验

目

的

（1）通过原子热耦合能级荧光光谱的观察，让学生间接感受到能级粒子数随温度的变化。（2）深入理解能级粒子数玻尔兹曼分布函数，掌握荧光强度、粒子数密度、能级间隔、以及温度间的关系。



实

验

内

容

（1）测量热耦合能级粒子数比随温度的变化规律。（2）根据荧光强度比和温度的关系，测量热耦合能级的能级间隔。（3）根据荧光强度比和能级间隔，测量室温，并计算室温测量的相对灵敏度和绝对灵敏度。



实

验

原

理

大量原子会互相碰撞, 彼此交换能量 . 有些会被激发到高某某, 有些在低能级 . 在达到平衡时, 在各个状态的原子数 Ni 决定于状态的能量 Ei 和温度 T, 它们的关系可表达如下[1] : (1)式中 k 是玻耳兹曼 Boltzmann) T 是这群原子所在处的绝对温度 . 1）式表达的是玻尔兹曼分布 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 品室；搭建光路。使样品室正对光谱仪狭缝，将透镜放置于光谱仪和样品室之间。同时，980 nm激光器斜照射样品室；调节光路。调整激光器、热台、透镜与光谱仪狭缝中央在同一直线同一高度处。打开980 nm激光电源，使980 nm激光照射到热台的样品上，微调节透镜的位置，调节后，可观察到荧光的光斑恰好聚焦在光谱仪狭缝的中间处；关闭室内灯光，打开光谱仪、光电倍增管、数据采集卡以及电脑的电源。将光电倍增管电流设置到500 mA附近；（光电倍增管电流过高，光谱强度会超出量程，过低会导致信号较弱）打开热台电源，设置采集温度，从383K到563 K，升温间隔为20K，采集每个温度前，稳定5-10分钟，可以使样品达到热平衡状态；在电脑上打开光谱仪控制软件，设置光谱仪采集范围500 nm-600 nm，对不同温度下的光谱进行采集；记录不同温度下的Er3+的2H11/2、4S3/2能级向基态能级4I15/2 跃迁，产生的荧光强度，观察2H11/2、4S3/2能级粒子数随温度的变化；记录510 nm-537 nm和537 nm-570 nm范围的光谱面积，计算不同温度下的荧光强度比；根据荧光强度比公式和不同温度下的荧光强度比，拟合出系数B和热耦合能级的能级宽度△E。测量室温下的荧光光谱，已知系数B和热耦合能级的能级宽度△E，根据荧光光谱强度，测量室温温度；计算测量室温温度的绝对灵敏度。



实

验

原

始

记

录

及

数

据

处

理







结

果

与

结

论





成绩



指导教师

张某某



注：本实验报告可加页，同学们可根据需要自行调整。

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