WGD8组合式多功能光栅光谱仪
钠原子氢原子光谱
实验二十 钠原子光谱引言研究元素的原子光谱，可以了解原子的内部结构，认识原子内部电子的运动，并导致电子自旋的发现。
钠原子是一个多电子原子，原子序数为11，既有稳定的满内壳层，又有自由电子，既存在着原子核和电子的相互作用，又存在着电子之间的相互作用，还有电子自旋运动与轨道运动的相互作用，其光谱结构比较简单，即可用吸收光谱，也可用发射光谱进行研究，在激光光谱日益发展的今天，钠光谱仍是深入研究的对象之一。
一、实验目的1、WGD-8型组合光栅光谱仪拍摄钠原子光谱的实验方法；2、测定钠光谱线的波长，通过里德伯关系计算钠原子能级和量子亏损，并绘出能级图。
二、实验原理在原子物理中，氢原子光谱的规律告诉我们：当原子在主量子数为2n 与1n 的上下两能级间跃迁时,它们的谱线波数可以用两光谱项之差表示：2221~n R n R −=ν, (1) 式中R 为里德伯常量(109 677.581−cm )．当21=n ，2n ＝3，4，5，…，则为巴尔末线系。
对于只有一个价电子的碱金属原子(Li ，Na ，K ，…)，其价电子是在核和内层电子所组成的原子实的库仑场中运动，和氢原子有点类似。
但是，由于原子实的存在，价电子处在不同量子态时，或者按轨道模型的描述，处于不同的轨道时，它和原子实的相互作用是不同的。
因为价电子处于不同轨道时，它们的轨道在原子实中贯穿的程度不同，所受到的作用不同。
还有，价电子处于不同轨道时，引起原子实极化的程度也不同。
这二者都要影响原子的能量。
即使电子所处轨道的主量子数n 相同而轨道量子数l 不同，原子的能量也是不同的，因此原子的能量与价电子所处轨道的量子数n 、l 都有关，轨道贯穿和原子实极化都使原子的能量减少，量子数l 越小，轨道进入原子实部分越多，原子实的极化也越显著，因而原子的能量减少得越多。
与主量子数n相同的氢原子相比，金属原子的能量要小，而且不同的轨道量子数l 对应着不同的能量。
l 值越小，能量越小；l 越大，越接近相应的氢原子的能级。
光栅光谱仪使用方法说明书
光栅光谱仪使用方法说明书使用说明：一、概述光栅光谱仪是一种用于测量光谱的仪器。
它通过分散光束，并使用光栅的色散效应，能够将光谱分解成不同波长的成分。
本说明书将详细介绍光栅光谱仪的使用方法，以帮助用户正确、高效地操作该仪器。
二、仪器部件1. 光源：光栅光谱仪使用的光源通常为高亮度气体放电灯或激光器。
在使用前，确保光源处于正常工作状态，并调整适当的光源强度。
2. 光栅：光栅是光栅光谱仪的关键部件，它能够将入射的光分散成不同波长的成分。
在使用前，检查光栅的清洁程度，并确保其安装牢固。
3. 函数控制面板：光栅光谱仪配备了函数控制面板，用于调节仪器的参数，如光谱范围、扫描速度等。
在操作前，熟悉各功能按钮和调节旋钮的作用。
4. 探测器：光栅光谱仪使用的探测器通常为光电倍增管或光电二极管。
在使用前，确保探测器处于正常工作状态，并根据需要进行适当的调节。
三、使用步骤1. 开机：将光栅光谱仪接通电源，并等待仪器启动完成。
在启动过程中，确保仪器的各部件正常运转，并检查显示屏上是否显示仪器的基本信息。
2. 设置参数：使用函数控制面板，设置光谱范围、扫描速度、积分时间等参数。
根据实际需要，合理调节这些参数，以满足测量的要求。
3. 校准光谱：在使用光栅光谱仪进行测量前，需要进行光谱校准。
方法为选择已知光源，如氢气放电灯，通过仪器的校准功能，获取标准光谱。
校准完成后，仪器将自动调整各波长的准确位置。
4. 测量光谱：将待测光源与光栅光谱仪相连，并通过调节仪器的位置和角度，使得光线正确定位于光栅表面。
随后，启动仪器的测量功能，记录光谱数据。
5. 数据处理：使用光栅光谱仪提供的数据处理软件，对测量到的光谱数据进行分析和处理。
可以进行波长校准、峰值识别、光谱比较等操作，以获得更准确的结果。
6. 关机：测量结束后，关闭光栅光谱仪的电源，并做好仪器的保养工作。
清理光栅表面、检查探测器状态，并关注仪器的日常维护。
四、注意事项1. 使用前请阅读本说明书并按照要求正确操作光栅光谱仪。
激光微等离子体光谱分析法测定土壤中的铝钙
Ｊ ｕｒ ｎ ａ ａｙ，２ ０ ０８
激 光微等 离 子体 光谱 分 析法 测定 土壤 中的铝钙
郭庆林 ， 周玉龙 ， 张秋琳 ， 贾龙广 ，怀素芳 ，陈金忠
河北 大学物理与科学技术 学院，河北 保定 ０ １０激光微区分析仪结合 Ｃ Ｄ光栅 光谱仪构成 的激光微 等离子体光 谱分析 系统 ，在减压 Ｃ
吸收水分和营养 ；同时也影响植物对钾镁铁锰铜 锌等元素 的 吸收 和累积 ， 植物的铝中毒通 常会伴随着植物组 织 中高量铁 锰 和低浓度钙镁［ 。因而 ， １ ］ 土壤中的铝 的含量将会 直接影 响 植物 的生长 。 钙是植物细胞壁和细胞膜 的结 构物质 ，在保持 细胞壁结构 、 维持细胞膜功能方面意义重 大。钙可 以保护 细
收稿 日期 ： ０ ６１—８ 修订 日期 ： ０ ７０ —３ ２ ０－００ ， ２ ０ —１２ 基金项 目： 河北省 自然科学基金项 目（ ０ ４ ０ １ ７ Ａ２ ０ ０ ０ ５ ） Ａ２ ０ ０ ０ ２ ， ０６ ０ ９ １ 资助 作者简介 ： 郭庆林，１ ５ ９ ７年生，河北 大学物理科学与技术学院教授
会造成土壤生态系统 的破坏 。如土壤中 的铝 含量过高 ，就会 和土壤中可溶性磷酸盐结合生成不溶性 磷酸铝 ，致植 物缺磷
合 Ｃ Ｄ光栅光谱 仪为微 区分析系统 ，定量 分析 了土壤 标样 Ｃ
中铝和钙的含量 ， 研究 了该方法用于定量分析 土壤中元素 的
准确度 ， 为激光微 等离子体光谱分析法在 土壤 环境监督中得 到应用提供实验依据 。
氩气环境下 ，以土壤标样为样品 ， 测量了土壤中铝元素 和钙元素的含量 ， 对激光微等离子体光谱 分析法定量 分析土壤中元素的准确度与可行性进行了研究 。实验中分别 以 Ｉ ３ ４４ ｍ 和 Ｃ ９ ． ０ｎ ａⅡ ３ ６ ８ ｍ为分析 ９ ． ５ｎ 线 ，采用“ 三标 准试样法” ，由计算机拟合 ｌｇ￣ｌｇ ｏ Ｉ ｏ Ｃ工作 曲线 ， 土壤中铝 、 进行 了测量 。结果表 明：对 对 钙
钠原子光谱实验
6
它与氢原子光谱的差别在于有效量子数 n* 不
是整数,而不是主量子数n减去一个数值 ,即 量子修正 ,称为量子缺,量子缺是由原子实的
极化和价电子在原子实中的贯穿引起的,碱金属原 子的各个内壳层均被子电子占满,剩下的一个电子 在最外层轨道上,此电子称为价电子,价电子与原 子的结合较为松散,与原子核的距离比其他内壳层 电子远的多,因此可以把除价电子之外的所有电子 和原子核看作一个核心,称为原子实.由于价电子 电场的作用,原子实中带正电的原子核和带负电的 电子的中心会发生微小的相对位移，于是负电荷 的中心不再在原子核上，形成一个电偶极子。极 化产生的电偶极子的电场作用于价电子，使它
谱线比较强,在可见光区只有一条谱线,波长为589.3nm,
其余皆在紫外线区.由于自吸收的结果,所得钠黄线实际为
吸收谱线.
11
锐线系:相应于nS—2P跃迁,n=3,4,5…..其第 一条谱线波长为818.9nm,其余谱线在可见区域, 锐张系数强度较弱,但谱线边较清晰.
漫线系:相应于nD—2P跃迁,n=3,4,5,….漫 线系的谱线较粗且边缘模糊,第一条谱线在红外 区,波长约为1139.3nm.其余皆在可见区.
射；
⑷ 室内应具稳压电源装置对仪器供电，并安装有地线，保证仪
器良好接地。
2 测量前的准备
⑴ 接通电源前认真检查接线是否正确；
⑵ 狭缝为直狭缝，宽度为0~2mm连续可调，顺时针旋转为狭
缝宽度加大，反之减小，每旋转一周狭缝宽度变化0.5mm。
为延长狭缝的使用寿命，调节时注意最大不超过2mm，平时
不使用时，狭缝最好开到0.1~0.5mm左右。
1.原子的壳层结构
原子是由原子核与绕核运动的电子所组成。每
一个电子的运动状态可用主量子数n、角量子数l、 磁量子数ml 和自旋量子数mi 等四个量子数来描 述。
近代物理实验之光栅光谱仪实验讲义
光栅光谱仪实验讲义一 实验目的1、了解光栅光谱仪的工作原理2、掌握利用光栅光谱仪进行测量的技术 二 实验仪器WGD-8/8A 组合式多功能光栅光谱仪,计算机 三 原理(一)光谱仪测量原理光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱测量仪器。
光栅光谱仪是光谱测量中最常用的仪器，基本结构如图1所示。
它由入射狭缝S1、准直球面反射镜M1、光栅G 、聚焦球面反射镜M2，物镜M3以及输出狭缝S2构成。
M1反射镜、M2准光镜、M3物镜、G 平面衍射光栅 S1入射狭缝、S2光电倍增管接收、S3 CCD 接收衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散器件。
它是在一块平整的玻璃或金属材料表面（可以是平面或凹面）刻画出一系列平行、等距的刻线，然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构成一块反射试验射光栅。
相邻刻线的间距d 称为光栅常数，通常刻线密度为每毫米数百至数十万条，刻线方向与光谱仪狭缝平行。
入射光经光栅衍射后，相邻刻线产生的光程差(sin sin )s d αβ∆=±，α为入射角，β为衍射角，则可导出光栅方程：(sin sin )d m αβλ±=(1.1)光栅方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d 联系起来，λ为入射光波长，m 为衍射级次，取0,1,2,±±等整数。
式中的“±”号选取规则为：入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号，在法线两侧时取负号。
如果入射光为正入射0α=，光栅方程变为sin d m βλ=。
衍射角度随波长的变化关系，称为光栅的角色散特性，当入射角给定时，可以由光栅方程导出cos d md d βλβ=， (1.2)复色入射光进入狭缝S1后，经M2变成复色平行光照射到光栅G 上，经光栅色散后，形成不同波长的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2将照射到它上面的某一波长的光聚焦在出射狭缝S2上，再由S2后面的电光探测器记录该波长的光强度。
光栅G 安装在一个转台上，当光栅旋转时，就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上，光电探测器记录不同光栅旋转角度（不同的角度代表不同的波长）时的输出光信号强度，即记录了光谱。
用光栅光谱仪测量未知光源的光谱特性解读
实验一 用光栅光谱仪测量未知光源的光谱特性【实验目的】1、熟悉平面光栅光谱仪的工作原理。
2、学会用WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪测量未知光源的光谱特性。
【实验仪器】WGD-8A 系列组合式多功能光栅光谱仪、计算机、钠灯、汞灯【实验原理】1、WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪仪器简介WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪，由光栅单色仪，接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D 采集单元，计算机组成。
该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。
光学系统如图1。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0-2mm 连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝S1，Sl 位于反射式准光镜M2的焦面上，通过Sl 射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G （8A 型：2400条/mm ，nm 250＝闪λ，波长范围200-600nm ）上，衍射后的平行光束经物镜M3（M2、M3的焦距为500nm ）成象在S2上。
光栅G 放置在一平台上，可以绕通过光栅划线的铅垂轴转动，以改变平行光束相对于光栅平面的人射角，从而改变摄谱范围。
2、平面反射光栅的构造与光栅方程目前最广泛应用的是平面反射光栅。
图2是垂直于光栅刻槽的断面放大图。
在图2中，衍射槽面(宽度为α)与光栅平面的夹角为θ，称为光栅的闪耀角，它的意义将在下面说明。
当平行光束入射到光栅上，由于槽面的衍射以及各个槽面间衍射光的相干叠加，不同方向的衍射光束强度不同。
考虑槽面之间的干涉，当满足光栅方程λβm i d =±)sin (sin （1）时，光强将有一极大值，或者说将出现一亮条纹。
式中i 及β分别是入射光及衍射光与光栅平面法线的夹角，即入射角与衍射角；d 为光栅常数，,,3,2,1 ±±±=m 它表示干涉级；λ为出现亮条纹的光的波长。
公式中当入射线与衍射线在光栅同侧时取正号，异侧时取负号。
由式（1）知，当入射角i 一定时，不同的波长对应不同的衍射角，从而本来混合在一起的各种波长的光，经光栅衍射后按不同的方向彼此分开排列成光谱，这就是衍射光栅的分光原理。
光栅光谱仪的操作步骤 光栅光谱仪操作规程
光栅光谱仪的操作步骤光栅光谱仪操作规程光栅光谱仪，又称单色仪，是光谱分析讨论的通用设备。
广泛应用于颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域中。
下面介绍一下光栅光谱仪的操作步骤，以WGD—5 型组合式多功能光栅光谱仪为例。
准备工作1.记录螺旋尺旋转方向与缝宽变化的关系。
2.打开单色仪的电源开关，打开汞灯、溴钨灯电源，预热5min。
3.将倍增管的高压调至400V（不得超过600V）。
4.打开计算机进入工作界面。
校准波长1.将汞灯置于狭缝前，打开并照亮狭缝，预热5min可正常工作。
2.探测器选用广电倍增管，高压加到350到400伏。
选择能量模式，扫描范围：350nm—750nm，扫描步：1nm。
3.调整狭缝宽度使入射缝与出射缝相匹配。
4.点击“单程”，单色仪开始扫描。
扫描完成后依据谱线强度重新调整入射与出射狭缝，使谱线尽量增高，并使黄线576.9nm和579nm分开（以划线谱作为参照）。
用自动寻峰测量谱线的波长与标准值进行比较，假如波长差大于1nm，重新调整狭缝宽度进行波长修正。
测量滤色片透过率曲线光源：取下高压汞灯，换上溴钨灯，预热5分钟。
1.扫描基线工作方式（模式）：基线；扫描范围：400—700nm：扫描步长：1nm。
（1）点击“单程”单色仪开始扫描（2）调整入射狭缝的缝宽使基线的峰值达到 900以上。
（3）扫描结束后，点击“当前寄存器”，列表框右侧“————”，在弹出的“环境信息”填入信息，然后关闭。
（4）保存数据。
2.扫描透过率曲线打开样品池顶盖，将一个滤色片放在入射狭缝的前面，盖上顶盖。
工作方式：模式“透过率”；更换寄存器；扫描，保存。
（1）确定绿色滤光片的峰值、峰值波长及半高宽；（2）确定红、蓝、黄、品和青色滤光片的截止波长（通带峰值一的40%强度处所对应波长）；（3）依据蓝、黄、品和青色滤光片的光谱特性，选用两种颜色滤波片的组合分别设计512nm和536nm窄带滤波片（峰值尽量窄和高），并测量透过率曲线。
具有可变电控光栅常数的液晶光栅
Ａｂｔａ ｔ Ａ ｌ ｕｄｃｙｔ ｒｔ ｇ Ｌ Ｇ ｓｒｃ ： ｑ ｉ ｒｓ ｌ ａｉ （ Ｃ ）ｗｔ ｉａ ｌ ｇａ ｎ ｏ ｓ ｎｓ ｓｄｓ ｎ ｄｔ ｍ ｋ ｐｆ ｅｓｏｔ ｉ ａｇ ｎ ｉ ｖ ｉ ｅ ｒｔ ｇｃｎｔ ｔ ｉ ｅｉ ｅ ａ ｅｕ ｒ ｈ ｈ ｒ ｈ ｒｂ ｉ ａ ｇ ｏ ｏｔ —
黄 羽 欧头 ５５６） １０３
摘要 ： 针对现有液晶光栅 器件存在 的光栅 常数不能变化 、 电极 尖端放 电 、 边缘效应等缺点 ， 设计 了一种可转换 光栅 常数的
液 晶光栅 。通过控制不 同导 电区的通断电 ， 使液 晶光栅不 同区域 产生透光与不透 光 ， 实现 光栅常数 的转换 ； 晶光栅梳 液 状 电极 端部 的圆弧状设计 ， 避免了尖端放 电现象 ， 减小了边缘效应的影响 。以 Ｈ — ｅ ｅＮ 激光 为光源 ， ＷＧ 一Ａ型组合式 用 Ｄ８ 多功能光栅光谱仪对所设计 的液 晶光栅器件进行 了测量 ， 结果 表明 ： 通过 控制导 电区的变化实现 了光栅常数 的转变 ， 在 ２～３４Ｖ电压驱动下 ， ． 具有 ３种不 同光栅常数 的液晶光栅的 １级衍 射光强逐渐增 强 ， 其衍射光强 的差 值不断增 大 ， 且 达 到了预期设计 目的。设计 的液 晶光栅在视差栅栏 、 光栅尺等方面有好的应用前景 。 关 键 词 ： 晶光栅 ； 液 光栅 常数 ； 电控 常数 ； 圆端梳状 电极 文献标识码 ： Ａ ｄ ｉ１ ．７ ８ Ｃ ．０ ２５ ３ ０ ９ ｏ： ３ ８／ ０ ２ １０ ０ ．２ ６ ０ 中图分类号 ：Ｎ ４ ． Ｔ １ １９
第 ５卷
第 ３ 期
中国光学
Ｃｈ ｎ ｓ ｔｃ ｉ ｅ ｅ Ｏｐ ｉｓ
Ｖ １５ ＮＯ ３ ｎ． ．
２１ ０ ２年 ６月
WGD-8A型多功能光栅光谱仪与分辨本领分析
频信号 （ 模拟信号） 经图象卡 （ 由 A / D 转换器、 数 据存储器、 地址发生器、 同步控制器及计算机接口 电路组成） 数字化处理后的数字电压信号存储在 图象中的数据存储器中。计算机对图象卡的输出 数据实时采集， 并对光谱数据进行处理。 2. 2 2. 2. 1 系统的实现 实验仪器及参数设定 实验原理图如图
01 mm （ II）CCD 接收：接收单元： 2048 ； 光谱响应 区间： 300 ～ 660 nm 积分时间 ： 88 档。 2. 2. 2 实验内容 改变狭缝的宽度 （ 0 ～ 2 mm ） 检测汞灯的发射特征光谱， 着重分析汞灯的双黄 线 （ 577 nm 和 579 nm） 。通过计算系统的分辨能 力 （ 用 578 nm 和 577 nm 处的强度比 SPR 表示） ， 来验证狭缝对分辨本领影响的分析。 2. 3 实验方法和步骤 （ 1 ）接通多功能光栅光谱仪、 低压汞灯和计 算机的电源， 利用手动调节光栅光谱仪的电源， 由 仪表读数 （ 负高压 500 V） 。将出射狭缝的宽度调 置为 1 mm 处， 入射狭缝的宽度调置为起始宽度 0. 03 mm 处。 （ 2 ）点击计算机桌面上的 CCD System 图标， 暴 进入到 CCD 检测的界面。依次将参数设置为： 光时间 6 ， 平均次数 1 ， 累积次数 1 ， 最大值 10000 ， 最小值 0 ， 中心波长 580. 00 nm， 光栅 2400 L / mm。 （ 3 ）分别选用不同的寄存器记录入射狭缝宽 度为 0. 03 mm， 0. 2 mm， 0. 5 mm， 0. 7 mm， 1. 0 mm 的五条谱线。 （ 4 ）选用手动定标， 将两波峰的通道位置分 别设置为 577 nm 和 579 nm， 完成通道和波长的 转换， 并且记录五条不同谱线对应的波长为 578 nm 和 577 nm 的光谱强度。 （ 5 ）整理光谱图， 对实验所得数据进行分析 和处理。 （ 6 ）手动调节多功能光栅光谱仪的负高压至 0 位， 关闭光栅光谱仪、 计算机及低压汞灯电源，
WGD-8A型光栅光谱仪光谱分析系统的研究
第１ 期
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹＩ Ｆ Ｒ Ｔ Ｏ ＣＥ Ｃ ＥＨＯＯ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ
０本刊重稿０
科技信息
ＷＧ 一Ａ型光栅光谱仪光谱分析系统的研究 Ｄ８
张永春 ｆ 州学 院电 子信息工 程 系 安 徽 滁
【 摘
滁州
２９ ０ ） ３ ０ ０
要 】 析 Ｗ Ｇ ８ 型 光谱 分 析 仪 器的 工 作 原理 。讨 论 其 波 长标 定 方 法 ， 考 虑 入 射 狭 缝 宽 度 、 射 宽 度 等 因素 的 情 况 下 ． 分 Ｄ一 Ａ 在 衍 结合 瑞利
ｄ ｄ ｃ ｄ ｉ ｃｕ ｌｍｉｉ ｍ ａ ｄ ｎｉ ｖ ｌｎ ｈ ｅ ｕ ｅ ｔ ａ ｔａ ｎｍｕ ｃ ｎｉｅ ｔｙｗａ ｅｅ ｇ ．Ｕｓｎ ＧＤ 一 ８ ｙ ｅＧｒｔ ｐ ｃｒｍｅｅ ａｕ ｅ ｎ ｏ ｉｍ ｔｍｉ ｐ ｃｒ ｍ． ｉｈ ｌ ｅｉ ｓ ｆ ｔ ｉｇＷ Ａ ｔｐ ａｉ ｓ ｅｔｏ ｔｒｍｅ ｓｒｍｅ ｔｓ ｄｕ ａｏ ｃｓ ｅ ｔ ｎｇ ｕ ｗｈｃ ｉ ｓ ｎ
ａ ｐ ｏ ｃ ．Ｉ ｏ ｓｄ ｒ ｇ ｔ ｅ ｗ ｄ ｈ ｏ ｈ ｎ ｒ ｎ ｅ ｓｉ，ｔ ｄ ｈ ｏ ｈ ｉ ｒ ｃｉ ｎ ｆ ｎ ｅ ｃ ｓ ｎ ｔ ｅ ａ ｔ ｒ ．ｏ ｉ ｅ ｉｈ Ｒａ ｌ ｉｈ ｃ ｔｒｏ ｓ ｐ ｒ ａ ｈ ｎ ｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ｈ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｅ ｔ ｃ 】 ｈｅ ｗｉ ｔ ｆｔ ｅ ｄ ｆ ａ ｔｏ ｒ ｇ ａ ｅ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｆ ｃｏ ｓｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗ ｔ ｙｅ ｇ ｒ ｅ ｉｎ ｉ ｉ ａ ｔ ｆ ｉ ｉ
ＷＧ 一 Ａ 型 光栅 光谱 仪 是 采 用 平 面反 射 光 栅 作 为 分 光 元件 ． 有 Ｄ ８ 具 采 用 切 尔 尼 一 纳 （ ｚｒｙ Ｔ ｒｅ） 学 系 统 的 ＷＧ ８ 型 光 栅 特 Ｃｅ — ｕｒ ｒ光 ｕ ｉ Ｄ－ Ａ 光 电倍 增 管 和 Ｃ Ｄ 两 种 接 受 器 件 ，通 过 光 电转 换 将 数 据 送 至 单 片 机 光 谱 仪 ， 色 散元 件 是 ２ ０ Ｕｍｍ反 射 式 光 栅 ， 定 在水 平 转 台上 。 Ｃ 其 ４０ 固 进 行 预 处 理 后 ， 将 数 据 传 递 给 计 算 机 通 过 软 件 分 析 ， 终绘 出 光 谱 再 最 光 栅 的衍 射 方 程 ：
实验四OMA研究氢氘原子光谱解读
实验四 OMA 研究氢氘原子光谱光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此，原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。
1885年巴尔末总结了人们对氢光谱的测量结果，发现了氢光谱的规律，提出了著名的巴尔末公式，氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础。
1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律，对重氢赖曼线系进行摄谱分析，发现氢的同位素——氘的存在。
通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一，成为检验原理论可靠性的标准和测量其它基本物理常数的依据。
一、实验目的1． 熟悉光栅光谱仪的性能与用法。
2． 用光栅光谱仪测量氢（氘）原子光谱巴尔末线系的波长，求里德伯常数。
二、实验仪器光学多通道分析仪、原子定标灯（氮灯、氖灯、汞灯）、氢氘灯。
三、实验原理原子光谱是线光谱，光谱排列的规律不同，反映出原子结构的不同，研究原子结构的基本方法之一是进行光谱分析。
氢（氘）原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。
瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式为：422:-=n n B Hλ （1）式中H λ为氢原子谱线在真空中的波长，nm B 56.364=，5,4,3=n 上式分别给出αH 、βH 、γH 、δH 各谱线波长，（1）式是瑞士物理学家巴耳末根据实验结果首先总结出来的。
故称为巴耳末公式。
若用波数λν1~=表示谱线，则（1）式可改写为： ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=222222121121441~n R n B n n B H ν （2） 式中H R 为里德伯常数。
根据波尔理论，可得出氢和类氢原子的里德伯常数为：()()Mm 1R M m 1m c h 4z e 2ch 4z e 2R 32044320442z +=+⋅==∞πεππεμπ （3） 其中：M 为原子核质量，m 为电子质量，e 为电子电荷，C 为光速，h 为普朗克常数，0ε为真空介电常数，z 为原子序数。
WGD-8A型光栅光谱仪与Na原子光谱分析
２６．４９
ｔ（ ） 』 ｓ
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２６．７５
ｔ（） ｓ
９ ５ ． ８
ｌｅ 。 一ｏ 鲁‘ — ＿ —『 ｓ Ｉ ｌ ｆ
式 中 ｏ 入 射 狭 缝 宽 度 为 线的入射角和衍射角。
（ ‘ ２ ）
光 元 件 ， 有 光 电倍 增 管 和 Ｃ Ｄ两 种 接 受 器 件 ， 过 光 电 具 Ｃ 通 转 换 将 数 据 送 至 单 片 机 进 行 预 处 理 后 。 将 数 据 传 递 给 计 再 算 机 通 过 软 件 分 析 ， 终 绘 出光 谱 分 析 所 需 的 曲线 。 从 而 最 大 大 提 高 光谱 分 析 的效 率 和 自动 化 程 度 ， 得 光 谱 分 析 变 使 得 更 加 简便 直 观 ， 近 代 物 理 实验 教 学 中 有 着 广 泛 的 运用 。 在
波长 。
２
２ ２ 最 小 分 辨 波 长 ．
根据瑞利判据 ， 当两 条 强 度 分 布 轮 廓 相 同 的 谱 线 的 主
极 大 值和 极 小 值 相 重 叠 时 。 这 两 条 谱 线 恰 能 分 辨 ， 图 ２ 则 如
所示 。
图 １ 光 栅 衍 射 原 理 图
谱 线 实 际 上 是 通 过 入 射 狭 缝 的 光 通 过 光 栅 衍 射 后 在 像 面 上 所 成 的 像 ， 以谱 线 实 际 空 问 宽 度 由 入 射 狭 缝 的 像 所 宽 和 衍 射 条 纹 一 级 主 极 大 宽 度 共 同 决 定 。 由 几 何 光 学 物
第１ Ｏ卷 第 １ 期
２ １ ０ １年 ２月
淮 北 职 业技 术 学 院 学报
Ｊ） （ＵＲＮＡＩ ＯＦ Ｈ ＵＡＩ Ｒ（Ｆ Ｓ （ＮＡＩ ＢＥＩＰ ） ＥＳ Ｉ） ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＩ ＣＡＩ ＣＯｌ ＧＥ Ｅ Ｉ
WGD——8A型光栅光谱仪与Na原子光谱分析
WGD——8A型光栅光谱仪与Na原子光谱分析张永春【摘要】光谱分析仪器的实际分辨率受诸多因素的影响,理论上根据瑞利判据认为可分辨的两个谱线,实际中往往并不能有效分辨.对于WGD--8A型光栅光谱仪来说,考虑入射狭缝宽度、衍射宽度等因素的影响,推导出它的实际分辨率,并利用WGD--8A型光栅光谱仪测量钠原子光谱.分析其所属线系,绘制部分能级图.【期刊名称】《淮北职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)001【总页数】3页(P13-14,21)【关键词】光栅光谱仪;谱线宽度;钠原子光谱【作者】张永春【作者单位】滁州学院电子信息工程系,安徽滁州239000【正文语种】中文【中图分类】TH744.1WGD－8A型光栅光谱仪是采用平面反射光栅作为分光元件，具有光电倍增管和CCD两种接受器件，通过光电转换将数据送至单片机进行预处理后，再将数据传递给计算机通过软件分析，最终绘出光谱分析所需的曲线。
从而大大提高光谱分析的效率和自动化程度，使得光谱分析变得更加简便直观，在近代物理实验教学中有着广泛的运用。
采用切尔尼－特纳（Czerny－Turner）光学系统的WGD－8A型光栅光谱仪，焦距500mm，狭缝宽度0－2mm连续调节精度0．01mm，其色散元件是2400L／mm反射式光栅，固定在水平转台上。
光栅衍射方程：其中d为光栅常数，α、β分别为相对于光栅表面法线的入射角和衍射角，k为衍射级次，λ为发生衍射的谱线波长。
谱线实际上是通过入射狭缝的光通过光栅衍射后在像面上所成的像，所以谱线实际空间宽度由入射狭缝的像宽和衍射条纹一级主极大宽度共同决定。
由几何光学物像关系知，狭缝的像宽为［1］：式中s0为入射狭缝宽度，s1为狭缝像宽，f1、f2为准直物镜和成像物镜的焦距，α、β分别为相对于光栅表面法线的入射角和衍射角。
由光栅方程：dsinβ－dsinα＝kλ，其k级主极大的半角宽度Δβ［2］：式中N为平面光栅刻槽数。
节能玻璃的光谱测试
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Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖ ｎ ｌ ｓ ；ＬＯＷ － ｌ ｓ ；ｓ ｅ ｔ ｕ ；ｔ ａ ｓ ｔａ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｅ ｇ － ａ ｉ ｇ ｇ ａ ｓ Ｅ ｇ ａ ｓ ｐ ｃｒ ｍ ｒ ｎ ｍｉｔ ｎ ｅ
引 言
现代建筑 中 ， 璃采 光的单 一传统 功 能 已被颠 覆 ， 能玻 璃 已成 为被 普 遍 采用 的建 筑材 料 。建 筑 上 玻 节 常用 的节能玻 璃有镀 膜玻璃 、 贴膜 玻璃 和 中空玻 璃 。评价 玻 璃 的节 能能 力 ， 以从 热传 递 和光 谱 透 过率 可 这两个 根本物 理特性 来分析 。从光 谱角度 来说 ， 评价建 筑 用玻 璃应 该着 眼 于滤 紫外 、 红外 、 滤 可见 光 透过
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ｔ ｅｓ ｍｐ ｅ ．Ｔｈ ｉｄｎ ｓｏ ｈ ｅ ｔ ｒ ：ｎ ｎ ｃ ａ ｅ ｒ ｉａ ｙｔ ｕ ｈ ｎ ｄｇａ ｓ ｓｈ ｖ ｉｈ ｒ ｈ ａ ｌｓ ｅｆ ｉｇ ｆｔ ｅｔｓ ｅ ｏ —ｏ ｔｄ ｏ ｄｎ ｒ ｏ ｇ ｅ ｅ ｌｓ ｅ ａ ｅａｈｇ ｅ ｎ ａ
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WGD-8_8A型_组合式多功能光栅光谱仪_说明书资料
一．规格与主要技术指标焦距 500mm波长区间 8A 型：200-660 nm 8型：200-800 nm 相对孔径 D/F ＝1/7光栅 8A 型：2400l /mm λ闪=250nm 8型：1200l /mm λ闪=250nm 波长范围 200－660nm 波长范围 200－800nm 杂散光 ≤10－3 分辨率 8A 型：优于0.06nm 8型：优于0.1nm 光电倍增管接收 8A 型： 8型： 波长范围 200－660nm 200-800 nm 波长精度 ≤±0.2nm ≤±0.4nm 波长重复性≤0.1nm≤±0.2nmCCD(电荷耦合器件) 接收单元 2048光谱响应区间 8A 型：300－660nm 8型：300-900 nm积分时间 88档 重量25kg图2-1 光学原理图M1反射镜、M2准光镜、M3物镜、G 平面衍射光栅 S1入射狭缝、S2光电倍增管接收、S3 CCD 接收二．基本原理WGD －8A 型组合式多功能光栅光谱仪，由光栅单色仪，接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D 采集单元，计算机组成。
该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。
光学系统采用C-T 型，如图2-1入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，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位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束S1M2M1M3S2GS3投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成象在S2上或S3上。
M2、M3 焦距500mm光栅G 8A型：2400l/mm λ闪=250nm 8型：1200l/mm λ闪=250nm波长范围200－660nm 波长范围200－800nm 滤光片工作区间8A型：白片320－500nm 8型：白片320－500nm黄片500－660nm 黄片500－800nm 注：8型和8A型的使用操作方法一致（使用同一软件进入程序后，只要选择相对应光栅数即可）三．安装3.1 开箱打开仪器的包装后，请对照装箱单对仪器的齐套性进行认真清点验收，如发现与装箱单不符或者仪器表面有明显的受损现象请立即与售方联系解决。
多功能光栅光谱仪的使用
多功能光栅光谱仪的使用多功能光栅光谱仪（Multifunctional Grating Spectrometer）是一种用于光谱分析的仪器，通过将输入光束分散成不同波长的光线并测量其强度来研究物质的光谱特性。
本文将介绍多功能光栅光谱仪的基本原理、使用方法和应用领域。
多功能光栅光谱仪的基本原理是利用光栅的衍射效应将输入光束分散成不同波长的光线。
光栅是一种具有周期性结构的透明或不透明平面，其周期性结构可以将输入光束分成多个亮度不同的光束。
多功能光栅光谱仪通过选择合适的光栅结构和调节入射光角度，可以使不同波长的光线呈现在不同的角度上，从而实现波长的分离。
然后，可以使用光电探测器测量每个角度上的光线强度，进而得到光谱分布。
1.准备工作：首先，需要安装好多功能光栅光谱仪，将光谱仪与电源连接，并确保仪器处于正确的工作状态。
2.设置参数：根据实验需要，选择适当的光栅结构和入射光的角度。
通常，光栅的选择取决于要研究的波长范围和光谱分辨率的要求。
3.调节入射光：将入射光线引导到光栅上，并调节入射光的角度使其与光栅相交。
通常，光栅仪器上会标有入射光角的刻度，可以根据需要进行调节。
4.接收光信号：将光电探测器放置在正确的位置上以接收经过光栅分散的光线。
在测量过程中，可以使用示波器或光电多道计数器来记录光谱，或者使用计算机进行数据采集和处理。
5.数据分析：获取光谱数据后，可以进行进一步的分析。
根据需要，可以计算光谱的峰值位置、峰谷强度比以及光谱带宽等参数。
同时，还可以进一步分析光谱与物质的相互作用等。
1.光谱学研究：多功能光栅光谱仪可用于研究物质的吸收、发射、散射光谱等特性。
例如，可通过测量不同波长的光线强度来分析材料的组成、结构和变化。
2.光谱成像：多功能光栅光谱仪结合适当的成像装置，可以进行光谱成像。
通过以高空间分辨率获取光谱信息，可以实现对材料的局部成分和结构的准确分析。
3.光谱光学：多功能光栅光谱仪可用于光学元件的测试和校准。
WGD8组合式多功能光栅光谱仪
WGD8/8A 组合式多功能光栅光谱仪/Products.htm【产品介绍】组合式多功能光栅光谱仪系列组合式多功能光栅光谱仪系列是专为院校，科研院设计的。
产品设计新颖，性能优越，尤其是采用了积木组合式结构，方便了各种数学实验和检测，该产品已被推荐为大转院校物理实验室首选仪器。
产品以崭新的面貌、完善的功能为广大用户提供了先进的测试手段。
用途■吸收光谱测量：可对被测物质（气体、液体、固体）进行吸收光谱分析■发射光谱测量：测量发射光源特性■荧光光谱测量■其它：利用氢光谱测量德伯常量，接收元件灵敏特性的测量、色度测量仪器简介WGD-8型/8A型多功能光栅光谱仪可用于各大学及研究部门，作为物理实验教学及光谱分析之用。
仪器有两路出射狭缝分别用光电倍增管与CCD接收，WGD-8A型光谱仪是专门为大学的氢氘实验、钠光谱实验设计的仪器，选用优质光电倍增管、光栅、狭缝。
确保分辨率达到0.06nmWGD-8型波长范围光电倍增管接收 200-800nmCCD接收300-900nm焦距500mm狭缝宽度0-2mm连续可调示值精度 0.01mm相对孔径 D/F=1/7波长精度 ±0.4nm波长重复性 0.2nm分辨率优于0.1nm杂散光≤10-3外形尺寸 560＊380＊230mm重量30kgWGD-8A型波长范围光电倍增管接收 200-660nmCCD接收 320-900nm焦距 500mm狭缝宽度0-2mm连续可调示值精度0.01mm相对孔径D/F=1/7波长精度±0.4nm波长重复性0.2nm分辨率优于0.06nm杂散光≤10-3外形尺寸560＊380＊230mm重量 30kg【产品特点】■更换不同的光栅、光谱区间可以从0.2-15μ，并有较高的分辨功利。
■积木组合式、着重提高学生的动手能力■光电接收器件：分别采用光电倍增管、热释电探测器及CCD，便于教师做相关的教学及试验研究。
■采用CCD接收的WGD-6型光学多道分析器，其测量速度快，可实时测量光谱随时间的变化、三维坐标显示。
紫外光栅光谱仪的设计与搭建(最全版)PTT文档
以不同的衍射角度出射，M2将照射到它上面的某一波长的 WGD-8型/8A型多功能光栅光谱仪可用于各大学及研究部门，作为物理实验教学及光谱分析之用。 光聚焦在出射狭缝S2上，再由S2后面的电光探测器记录该 入射光经光栅衍射后，相邻刻线产生的光程差。 波长的光强度。光栅G安装在一个转台上，当光栅旋转时， 首先是衍射光栅，它是在一块平整的玻璃或金属材料表面(可以是平面或凹面)刻画出一系列平行、等距的刻线，然后在整个表面镀上高
组合式多功能光栅光谱仪的原理：
我们最常见的光栅光谱仪是由入射狭缝S1、准直球面 反射镜M1、光栅G、聚焦球面反射镜M2以及输出狭缝S2构 成的，如此来了解光栅光谱仪的工作原理就相对简单的多 了。
首先是衍射光栅，它是在一块平整的玻璃或金属材料 首先是衍射光栅，它是在一块平整的玻璃或金属材料表面(可以是平面或凹面)刻画出一系列平行、等距的刻线，然后在整个表面镀上高
反射的金属膜或介质膜，就构成一块反射试验射光栅。
就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上，光栅光谱 之前我们已经使用过分光光度计，知道分光光度分析是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。 仪光电探测器记录不同光栅旋转角度(不同的角度代表不 之前我们已经使用过分光光度计，知道分光光度分析是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。
然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构成一 仪器有两路出射狭缝分别用光电倍增管与CCD接收，WGD-8A型光谱仪是专门为大学的氢氘实验、钠光谱实验设计的仪器，选用优质 块反射试验射光栅。相邻刻线的间距d称为光栅常数，刻 光电倍增管、光栅、狭缝。
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WGD8/8A 组合式多功能光栅光谱仪
/Products.htm
【产品介绍】
组合式多功能光栅光谱仪系列
组合式多功能光栅光谱仪系列是专为院校，科研院设计的。
产品设计新颖，性能优越，尤其是采用了积木组合式结构，方便了各种数学实验和检测，该产品已被推荐为大转院校物理实验室首选仪器。
产品以崭新的面貌、完善的功能为广大用户提供了先进的测试手段。
用途
■吸收光谱测量：可对被测物质（气体、液体、固体）进行吸收光谱分析
■发射光谱测量：测量发射光源特性
■荧光光谱测量
■其它：利用氢光谱测量德伯常量，接收元件灵敏特性的测量、色度测量
仪器简介
WGD-8型/8A型多功能光栅光谱仪可用于各大学及研究部门，作为物理实验教学及光谱分析之用。
仪器有两路出射狭缝分别用光电倍增管与CCD接收，WGD-8A型光谱仪是专门为大学的氢氘实验、钠光谱实验设计的仪器，选用优质光电倍增管、光栅、狭缝。
确保分辨率达到0.06nm
WGD-8型
波长范围光电倍增管接收 200-800nm
CCD接收300-900nm
焦距500mm
狭缝宽度0-2mm连续可调
示值精度 0.01mm
相对孔径 D/F=1/7
波长精度 ±0.4nm
波长重复性 0.2nm
分辨率优于0.1nm
杂散光≤10-3
外形尺寸 560＊380＊230mm
重量30kg
WGD-8A型
波长范围光电倍增管接收 200-660nm
CCD接收 320-900nm
焦距 500mm
狭缝宽度0-2mm连续可调
示值精度0.01mm
相对孔径D/F=1/7
波长精度±0.4nm
波长重复性0.2nm
分辨率优于0.06nm
杂散光≤10-3
外形尺寸560＊380＊230mm
重量 30kg
【产品特点】
■更换不同的光栅、光谱区间可以从0.2-15μ，并有较高的分辨功利。
■积木组合式、着重提高学生的动手能力
■光电接收器件：分别采用光电倍增管、热释电探测器及CCD，便于教师做相关的教学及试验研究。
■采用CCD接收的WGD-6型光学多道分析器，其测量速度快，可实时测量光谱随时间的变化、
三维坐标显示。
■单光子计算器与WGD-3型单色仪组合，可做弱信号测量
■WGD-8A型具有极高分辨率，可做氢氘及钠光谱实验。