用光栅光谱仪测定介质的吸收光谱资料
光栅光谱仪实验报告
光栅光谱仪实验报告摘要：本实验通过对光栅光谱仪的搭建和使用，探究了光栅光谱仪的原理和应用。
通过实验的结果，我们得出了光栅光谱仪可用于分析光在不同材料中的折射率，以及测量光的波长等结论。
引言：光栅光谱仪是一种可以分析光的颜色和波长的仪器。
它的工作原理是利用光栅的光栅条纹特性，将入射光分散成不同波长的光，然后通过测量这些光的强度和波长，来得到光的光谱分布。
光栅光谱仪具有分辨率高、灵敏度高等优点，广泛应用于物理、化学、生物等领域。
实验方法：本实验使用的光栅光谱仪由光源、光栅和光电检测器组成。
首先，将光源对准光栅，使得光可以垂直入射到光栅上。
然后，将光电检测器对准出射光束，以便测量不同波长的光的强度。
在实验过程中，我们对不同的入射角度、不同的光源和材料进行了测试，并采用软件来分析和处理实验数据。
实验结果与分析：通过实验数据的收集和分析，我们得出了以下结论：1.入射角度对光栅光谱仪的分辨率有着明显的影响。
随着入射角度的增加，光栅的分辨率也会增加，即可以得到更准确的光谱数据。
2.不同的光源会产生不同的光谱特征。
以白炽灯和LED灯为例，白炽灯会产生连续光谱，而LED灯则会产生一些特定波长的光谱。
3.光栅光谱仪可以用于测量光的波长和颜色。
我们通过测量光的干涉条纹的位置，可以计算出光在不同材料中的折射率，进而得到光的波长。
结论：光栅光谱仪是一种有效的光谱分析工具，可以用于测量光的波长、颜色和折射率。
通过本实验，我们深入了解了光栅光谱仪的原理和应用，并发现了光栅光谱仪在不同入射角度和不同光源下的性能差异。
这将对今后的研究和应用提供参考和依据。
总结：本实验通过对光栅光谱仪的搭建和使用，展示了光栅光谱仪在测量光的波长和颜色方面的优势。
我们了解了光栅光谱仪的原理和工作方式，并通过实验证明了其在光谱分析中的应用价值。
希望本实验能为同学们的学习和研究提供一些参考和启示。
2.李四.光栅光谱仪的原理与应用[M].科学出版社,2024.。
光栅光谱仪的使用技巧与光谱解读
光栅光谱仪的使用技巧与光谱解读光栅光谱仪是一种常用的光学仪器，用于分析物质的光谱特性。
它可以通过光的折射、反射等现象将光分解成不同波长的颜色，并用光栅进行分光，最终得到光谱图。
本文将介绍光栅光谱仪的使用技巧以及如何解读光谱图。
一、光栅光谱仪的使用技巧1. 准备工作在使用光栅光谱仪之前，首先需要对仪器进行准备工作。
检查仪器是否正常运行，保证光源的光强和稳定性，调整光栅的位置和角度等。
还需要清洁仪器，确保光学元件的透明度和表面平整度。
2. 光谱采集光谱采集是使用光栅光谱仪的关键步骤。
在进行光谱采集时，应选择合适的光源和样品，并将样品固定在光路中。
根据需要，可以选择透射光谱或者反射光谱进行测量。
在光谱采集过程中，需要注意光栅的选取和调整。
光栅的刻线数目和刻线间距会影响到光谱的分辨能力和精确度。
此外，还需根据样品的性质和所需的测量范围，选择合适的光栅波长范围。
3. 数据处理光栅光谱仪采集到的光谱数据通常是以图像或光强数据显示的。
对于图像数据，可以通过图像处理软件对图像进行分析和处理。
对于光强数据，可以使用光谱分析软件进行分析。
在数据处理过程中，需要进行背景校正和信号平滑处理，以提高数据的准确性和可靠性。
此外，还可以进行峰识别和峰拟合，以获得更详细的光谱信息。
二、光谱解读光谱是物质相互作用后产生的一种特征性信息，通过对光谱的解读可以获取样品的成分、结构和性质等信息。
1. 波长和强度光谱中的波长和强度是光谱解读的基本要素。
波长可以用来确定光的颜色及其对应的频率和能量，不同波长的光在相互作用后会有不同的行为。
强度则反映了光的辐射能力，可以用来确定样品吸收、发射或散射光的强弱。
通过对波长和强度的分析，可以了解样品的能级结构、激发态和基态等信息。
2. 谱线和峰光谱图中的谱线和峰是光谱解读的重要指标。
谱线是指光谱图中产生的光谱线条，可以用来确定样品中的特定成分或物理现象。
峰则是光谱图中的波峰，表示光强的峰值。
峰的位置、高度和形状都可以提供关于样品的信息。
光栅光谱仪测量光谱
光栅光谱仪测量光谱1. 引言光栅光谱仪是一种常用的光学仪器，用于测量光的光谱分布。
光谱是将光分解成不同波长的组成部分的过程，可以帮助我们了解光的性质和源头的特征。
光栅光谱仪通过使用光栅元件，能够将入射光按照波长进行分散，方便用于光谱测量和分析。
本文将介绍光栅光谱仪的原理、构造和工作方式，并详细解释光栅光谱仪如何测量光谱。
2. 光栅光谱仪的原理光栅光谱仪的核心是光栅元件。
光栅是一种具有许多平行凹槽的光学元件。
当入射光通过光栅时，会发生衍射现象，根据光的波长不同，不同波长的光会在不同的角度上发生衍射。
衍射的角度可以通过衍射方程计算出来：mλ = d * sin(θ)其中，m是衍射级次，λ是光的波长，d是光栅的凹槽间距，θ是衍射角度。
通过测量衍射角度，光栅光谱仪可以得到不同波长的光的衍射级次，从而得到光的光谱分布。
3. 光栅光谱仪的构造光栅光谱仪通常由以下几个主要部分组成：3.1 光源光源可以是白光光源，也可以是单色光源。
对于光谱分析来说，单色光源更为常用，因为它可以提供特定波长的光。
3.2 光栅光栅是光栅光谱仪的核心元件，它可以是平行于光轴的平面光栅或者是球面光栅。
3.3 前导光学系统前导光学系统主要包括透镜和光路控制元件，用于将光引导到光栅上。
3.4 衍射探测器衍射探测器用于测量不同波长光的衍射角度。
常用的衍射探测器包括光电二极管和CCD。
4. 光栅光谱仪的测量过程光栅光谱仪的测量过程如下：1.打开光源，并调节光源的亮度和波长，使其符合实验要求。
2.调整前导光学系统，将光聚焦到光栅上。
3.通过转动光栅，使得入射的光在不同衍射级次下发生衍射。
4.使用衍射探测器测量不同波长光的衍射角度。
可以使用标尺或者数字显示器来读取衍射角度。
5.将得到的衍射角度数据转换为波长数据。
根据衍射方程，可以计算出不同衍射级次下的波长。
6.绘制光谱曲线。
将测得的波长数据和对应的光强数据绘制在图表上，可以得到光的光谱分布情况。
光栅光谱仪实验报告
光栅光谱仪实验报告光栅光谱仪是一种常用的光谱仪器，能够将光信号分解成不同波长的光谱线，并对其进行精确测量。
本实验旨在通过使用光栅光谱仪，对不同光源的光谱进行测量和分析，以及了解光谱仪的基本原理和使用方法。
实验步骤：1. 实验仪器准备，将光栅光谱仪放置在稳定的台面上，并连接电源、光源和计算机等设备。
2. 光源选择，选择不同类型的光源，如白炽灯、氢氖激光等，并依次对其进行测量。
3. 光谱测量，打开光栅光谱仪软件，选择相应的测量模式，对所选光源进行光谱测量，并记录下光谱数据。
4. 数据分析，利用软件对测得的光谱数据进行分析，包括波长、强度等参数的测量和计算。
实验结果：通过实验测量和分析，我们得到了不同光源的光谱数据，并对其进行了初步的分析。
例如，白炽灯的光谱呈连续光谱，而氢氖激光的光谱则呈现出明显的谱线特征。
通过对光谱数据的分析，我们可以了解到不同光源的发光特性和光谱分布规律。
实验总结：本次实验通过使用光栅光谱仪，对不同光源的光谱进行了测量和分析，增强了我们对光谱仪器的理解和使用能力。
同时，通过实验数据的分析，我们也对不同光源的发光特性有了更深入的了解。
在今后的实验和研究中，光栅光谱仪将会是一个重要的实验工具，帮助我们更好地理解光谱学的相关知识和应用。
结语：光栅光谱仪作为一种重要的光谱仪器，在科研和实验中具有重要的应用价值。
通过本次实验，我们对光栅光谱仪的基本原理和使用方法有了更深入的了解，这将为今后的研究和实验工作打下坚实的基础。
希望通过不断的实践和学习，我们能够更好地运用光谱仪器，为科学研究和技术发展做出更大的贡献。
光栅光谱仪实验报告(doc)
光栅光谱仪实验报告（doc）09级应用物理学03班40908020323肖金龙2012.03.28光栅光谱仪系统(Grating spectrum-meter system)光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面，都发挥着极大的作用。
无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，如何获得单波长辐射是不可缺少的手段。
由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围(UV- IR)，高光谱分辨率(到0.001nm),自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的首选。
一、实验目的1. 掌握发射光谱测试系统，光学元件的透射率光谱,反射率光谱测试系统以及荧光光谱测试系统的搭建2. 学习利用电脑自动扫描多光栅单色仪测试各种光源特性谱线，学会分析各种光学元件的反射、透射谱线。
学习利用组合多光栅单色仪测试物质荧光光谱，分析荧光物质成分。
3.二、光栅光谱仪测试系统组件名称1(LHT75溴钨灯光源室+LPT75溴钨灯稳流电源(bromine tungsten) 2(LHM254波长校准汞灯光源(The Hg lamp house for calibrating grating, the character wavelength is 254nm)3(NFC-532-15陷波滤波装置The 532nm wavelength is bound when light from the lamp house crossing thefilter.4(SPB300 300mm光栅光谱仪(the focus is 300nm) 5(SPB500 500mm光栅光谱仪6(SD 六挡滤光片轮the light filer for six steps 7(SAC 三口样品室sample house10. DCS102数据采集器data acquisition implement 11. PMTH-S1-CR131 光电倍增管photo multiplier tube12. HVC1005 高压稳压电源regulated power supply in high voltage三、光栅基础知识及实验原理图当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝，首先由光学准直镜汇聚成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长(颜色)。
光栅光谱仪实验报告
光栅光谱仪实验报告实验报告：光栅光谱仪实验1.引言：光谱是科学家们通过光的分光现象得到的一种物体结构与性质的重要信息。
光栅光谱仪是一种用于分析光的波长和颜色的仪器。
本实验的主要目的是通过光栅光谱仪对不同光源的光进行分析，了解光栅光谱仪的原理和使用方法。
2.实验原理：光栅光谱仪的工作原理是光栅的光栅方程：nλ = d sinθ，其中n 为衍射阶数，λ为光波长，d为光栅常数，θ为衍射角。
根据光谱的连续性，光栅衍射光谱呈现出一系列彩色条纹，根据谱线的位置可以得到光的波长信息。
3.实验步骤：(1)实验器材准备：光栅光谱仪、光源、白纸、标尺等；(2)调整仪器：将光栅光谱仪上的刻度盘调整到合适位置，并使用标尺确定距离；(3)实验记录：将白纸放在光栅光谱仪后方，打开光源，调整仪器使得谱线清晰可辨；(4)测量谱线位置：将谱线的位置与刻度盘上的刻度对应，记录下谱线的位置；(5)数据分析：根据光栅方程计算出样品的波长。
我们使用Hg灯、Na灯和未知样品光等三种光源进行了实验测量。
根据测量结果，我们得到了Hg灯、Na灯和未知样品光的谱线位置，并计算得到了它们的波长。
具体结果如下表所示：光源，谱线位置 (刻度) ，波长 (nm)---------，---------------，-----------Hg灯，35，435.8Hg灯，41，546.1Hg灯，49，578.0Na灯，45，589.0Na灯，50，589.6未知样品光，37，469.45.结果分析：根据实验结果，我们可以发现Hg灯的谱线位置分别为35、41和49，对应的波长分别为435.8、546.1和578.0纳米。
Na灯的谱线位置为45和50，对应的波长为589.0和589.6纳米。
而未知样品光的谱线位置为37，对应的波长为469.4纳米。
6.实验误差分析：在实验中，可能存在的误差主要来自于读数误差、仪器调整不准确等因素。
我们尽量减小这些误差，但还是难以完全避免。
如何进行光栅光谱实验
如何进行光栅光谱实验光栅光谱实验是研究光的性质和光谱特性的重要手段之一。
通过光栅光谱仪，我们可以获得物质样品的光谱信息，进而研究物质的成分、结构和性质。
本文将介绍光栅光谱实验的基本原理、实验操作步骤和注意事项。
一、实验原理光栅光谱实验基于光的干涉和衍射原理，通过光栅的周期性结构，将入射光分散成不同波长的光束，形成光谱。
光栅的光谱分辨率取决于刻线间距以及入射光的波长范围。
光栅光谱实验的基本原理可归纳为以下几点：1. 光栅方程：光栅方程是描述光栅衍射现象的基本关系式。
它用来计算不同波长光的衍射角度，从而分离光谱。
2. 光栅常数：光栅常数是光栅上相邻两条刻线之间的距离，它直接决定了光栅的分辨能力。
3. 入射角和衍射角：光栅实验中，入射光线与光栅平面的夹角称为入射角，而光栅衍射光线与光栅平面的夹角称为衍射角。
二、实验操作步骤进行光栅光谱实验需要一定的实验装置和光源。
以下是一般的操作步骤：1. 准备实验装置：将光源、光栅、狭缝等组件依次安装在光谱仪或者导轨上。
确保光源和光栅之间的距离适当。
2. 调整入射角：用转角仪或者倾斜支架调整光线入射角，使得光线尽量垂直于光栅。
3. 调整衍射角：通过转动整个装置或转动调节器调整光线的衍射角度，使得所需的光谱线能够尽量清晰地显示出来。
4. 观察和记录：将光谱仪的接收器与示波器或者数据采集系统连接，观察光谱线的强度和位置。
同时记录实验条件，包括入射角、衍射角、光栅常数等。
5. 分析光谱线：根据实验结果，利用光栅方程计算出不同光谱线的波长，并与已知的标准光谱进行对比和分析。
三、注意事项在进行光栅光谱实验时，需要注意以下事项：1. 光源选择：选择合适的光源，例如白炽灯、LED或者激光器，保证光源的稳定性和连续性。
2. 光栅选择：根据实验需求选择合适的光栅，包括刻线间距、光栅常数等。
3. 实验环境：保持实验室环境的稳定性和干净度，避免灰尘等杂质对实验结果的影响。
4. 准确测量：使用准确的测量仪器，如转角仪、示波器等，确保实验数据的准确性。
光谱法测量透明介质的吸收曲线
中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩：实验3-2 光谱法测量透明介质的吸收曲线【实验目的】1、了解光栅光谱仪的构造原理及其使用方法。
2、加深对介质光谱特性的了解。
3、掌握测量介质的吸收曲线或透射曲线的原理和方法。
【实验原理】设有一束波长为λ、入射光强为I 0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d 的透明介质平板上，如图3-2-1所示。
如果从界面1反射的光强为I R ，从界面1向介质透射光的光强为I 1，在界面2处的入射光强为I 2 ，从界面2射出的透射光的光强为I T ，则定义介质板的光谱外透射率T 和介质的光谱透射率T i 分别为I I T T=（3-2-1） 12I I T i =（3-2-2） 依据朗伯-比耳定律，在均匀介质内部光谱透射率T i 与介质厚度d 有如下关系d ie T α-=（3-2-3）式中α称为介质的线性吸收系数，一般也称为吸收系数。
设光垂直入射到厚度为d 的介质上，光要从介质前后表面发生反射。
如果α值很小，反射可以进行多次。
若介质表面的反射系数为R ，则透过样品的光强为()()()()dd d d d T T T T Te R e R I e R R I e R R I e R I I I I I I ααααα22205420322020432111111-------=+-+-+-=++++=（3-2-4）式中I T1、I T2、I T3 … 分别表示从界面2第一次透射、第二次透射、第三次透射…的光的光强。
所以()ddT eR e R I I T αα222011----== （3-2-5） 通常介质的光谱透射率T i 和吸收系数α是通过测试由同一材料加工成的（α相同），表面性质相同（R 相同），但厚度不同的两块试样的光谱外透射率后计算得出的。
设两块试样的厚度分别为d 1和d 2，d 2＞d 1，光谱外透射分别为T 1和T 2。
由（3-2-5）式可得图3-2-1()()211222221211d d d d e R e e R e T T αααα------=一般R 和α都很小，故上式可近似为()1212d de T T --=α （3-2-6） 即1221ln ln d d T T --=α （3-2-7）比较（3-2-6）式和（3-2-3）式，可得12T T T i =（3-2-8） 实验中的WGD —8A 型光栅光谱仪采用光电倍增管测量光谱的光强。
观察光栅光谱实验报告
一、实验目的1. 理解光栅光谱的基本原理和特性。
2. 掌握使用光栅光谱仪进行光谱分析的方法。
3. 通过实验观察和记录不同物质的光谱，了解其光谱特征。
4. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理光栅光谱仪是利用光栅衍射原理进行光谱分析的光学仪器。
当一束单色光垂直照射在光栅上时，光栅上的狭缝会产生衍射现象，形成衍射光谱。
衍射光谱的亮暗条纹是由光的干涉和衍射共同作用的结果。
通过观察和分析衍射光谱，可以确定光的波长、研究物质的组成和结构。
三、实验仪器与材料1. 光栅光谱仪2. 稳定光源3. 光栅4. 光电探测器5. 数据采集系统6. 实验记录本四、实验步骤1. 将光栅光谱仪放置在实验台上，确保其稳定。
2. 调整光源，使其发出的光束垂直照射在光栅上。
3. 通过调整光栅的角度，观察光栅的衍射光谱。
4. 使用光电探测器记录光谱数据，包括光谱的亮暗条纹位置、强度等。
5. 根据光谱数据，分析物质的组成和结构。
6. 重复实验，观察不同物质的光谱特征。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，观察到光栅的衍射光谱为明暗相间的条纹，表明光在光栅上发生了衍射现象。
2. 通过光电探测器记录的光谱数据，发现不同物质的光谱特征存在差异。
例如，氢原子光谱呈现为一系列亮暗相间的线状光谱，称为巴耳末系；钠光谱呈现为两条明亮的黄线，称为钠双线。
3. 根据光谱数据，可以计算出光的波长。
例如，氢原子光谱的波长可通过巴耳末公式计算得到。
六、实验总结1. 本实验成功观察到了光栅的衍射光谱，验证了光栅光谱仪的基本原理。
2. 通过实验，掌握了使用光栅光谱仪进行光谱分析的方法，并了解了不同物质的光谱特征。
3. 实验过程中，培养了实验操作技能和数据处理能力。
七、实验反思1. 在实验过程中，发现光栅光谱仪的调节需要一定的技巧，需要多加练习。
2. 实验数据记录时，应注意记录光谱的亮暗条纹位置、强度等信息，以便后续分析。
3. 在分析光谱数据时，要结合理论知识，才能准确判断物质的组成和结构。
光栅光谱仪原理
光栅光谱仪原理光栅光谱仪是一种利用光栅原理进行光谱分析的仪器，它能够将入射光按照波长进行分离，从而获取样品的光谱信息。
光栅光谱仪的原理主要包括入射光的分散、光栅的作用和光谱的检测三个方面。
首先，光栅光谱仪的原理涉及到入射光的分散。
当入射光线通过准直器后，会被分散成不同波长的光线。
这是因为不同波长的光线在介质中的折射率不同，导致光线的偏折角也不同，从而形成不同波长的光线在空间中的分散。
其次，光栅的作用是光栅光谱仪原理中的关键环节。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它能够将入射光线按照波长进行进一步分散。
光栅上的周期性结构会使不同波长的光线发生衍射，从而形成不同波长的光线在不同角度上的衍射光谱。
通过调整光栅的角度或者改变入射光线的波长，可以使不同波长的光线分别聚焦在不同的位置上，从而实现光谱的分离和检测。
最后，光谱的检测是光栅光谱仪原理中的最终环节。
经过光栅分散后的光线会被聚焦到光谱仪的检测器上，检测器会将光信号转换成电信号，并进行信号放大和处理，最终得到样品的光谱信息。
光栅光谱仪的检测器通常采用光电二极管、CCD等光电探测器，具有高灵敏度和快速响应的特点。
总的来说，光栅光谱仪原理是基于光的波长分散特性和光栅的衍射原理，通过光谱仪的检测器将分散后的光线转换成电信号，实现对样品光谱信息的获取。
光栅光谱仪在化学分析、光谱学研究、材料表征等领域有着广泛的应用，是一种重要的光谱分析仪器。
在实际应用中，光栅光谱仪的原理不仅可以用于分析样品的光谱特性，还可以用于测量光源的光谱分布、检测光学元件的波长特性等。
通过对光栅光谱仪原理的深入理解，可以更好地利用光谱仪进行光谱分析和研究，为科学研究和工程应用提供有力的支持。
光栅光谱仪测量光谱
光栅光谱仪测量光谱概述光栅光谱仪是利用光栅对光进行分光的一种仪器，通过测量不同光波长的强度，可以得到光谱信息。
本文将介绍光栅光谱仪的工作原理、测量方法以及常见的应用场景，帮助读者更好地理解光栅光谱仪测量光谱的原理和应用。
光栅光谱仪的工作原理光栅光谱仪利用光栅的衍射原理将入射的光分散成不同波长的光，然后使用光电探测器测量各波长光的强度。
光栅是由一系列平行刻痕组成，每个刻痕之间的间距称为刻痕间距，通常用单位长度内的刻痕数表示。
当入射光通过光栅时，不同波长的光会以不同的角度发生衍射，达到分散光谱的目的。
根据光栅衍射原理，入射光束经过光栅后，各波长的光会在不同的衍射角度上形成不同的衍射条纹。
通过测量这些衍射条纹的位置和强度，可以得到光的分散信息，从而获得光谱数据。
光栅光谱仪的测量方法镜像式光栅光谱仪镜像式光栅光谱仪是光栅光谱仪中最常见的一种。
它包括入口狭缝、光栅、凹面镜、出口狭缝和光电探测器等组件。
测量光谱的过程如下：1.入射光通过入口狭缝进入光栅光谱仪。
2.入射光经过凹面镜反射后，通过光栅。
3.光栅将入射光分散成不同波长的光，并根据衍射原理发生不同角度的衍射。
4.经过光栅的光再次经过凹面镜聚焦，通过出口狭缝进入光电探测器。
5.光电探测器测量各波长光的强度，并输出对应的电信号。
通过调节光栅的角度，可以改变光栅对光的分散效果，从而获得不同波长范围内的光谱。
波长色散式光栅光谱仪波长色散式光栅光谱仪是光栅光谱仪的一种变种。
它通过不同衍射级次的光栅衍射来实现波长的分散，能够同时测量多个波长范围内的光谱。
波长色散式光栅光谱仪利用多个光栅级次的衍射来实现波长的分散。
每个级次的衍射都会使光以不同角度分散，使得光栅光谱仪可以同时测量多个波长范围内的光谱。
通常，波长色散式光栅光谱仪具有更广泛的波长覆盖范围和更高的分辨率。
光栅光谱仪的应用场景光栅光谱仪广泛应用于光学研究、光谱分析和光谱测量等领域。
以下是一些常见的应用场景：1.材料分析：光栅光谱仪可以用于分析材料的光谱特性，例如荧光光谱、吸收光谱等，帮助研究人员了解材料的结构和性质。
用光栅光谱仪测定介质的吸收光谱资料
实验一 用光柵光谱仪测定介质的吸收光谱介质的吸收光谱与发射光谱一样，不但用于光谱分析，而且用于研究物质结构。
在原子物理、分子物理、化学、天体物理等领域内，吸收光谱是一种重要的研究手段。
光谱仪是常用的基本光学仪器，可用于测量介质的光谱特性、光源的光谱能量分布等。
本实验中用光谱仪测量钕玻璃的吸收曲线。
实验目的1． 了解光柵光谱仪的构造及其使用方法2． 加深对介质光谱特性的了解，掌握测量介质的吸收曲线或透射曲线的原理和方法。
实验原理当一束光穿过有一定厚度的介质平板时，有一部分光被反射，另有一部分光被介质吸收，剩下的光从介质板透射出来。
设有一束波长为λ，入射光强为I 0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d 的介质平板上，如图1所示。
如果从界面1反射的光强为I R ，从界面1向介质透射光的光强为I 1，到达界面2的入射光的强度为I 2，从界面2射出的透射光的光强为I T ，则定义介质板的光谱外透射率T 和介质的光谱透射率T i 分别为 T =I I T（1）i T =12I I （2） 这里的I R ，I 1，I 2，和I T ，都应该是光在界面1和2上以及介质中多次反向和透射的总效果。
一般来说，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。
我们将光谱透射率与波长的关系曲线称为透射曲线。
在均匀介质内部，光谱透射率与介质厚度有如下关系ad i e T -= （3）式中，a 称为介质的线性吸收系数，一般也称为吸收系数。
吸收系数不仅与介质有关，而且与入射光的波长有关。
吸收系数与波长的关系曲线称为吸收曲线。
设光垂直入射到厚度d 为的介质上，光要从前后表面发生反射，如果a 值很小，反射可以进行多次，若介质表面的反向系数为R ，则透过样品的光强为图1 一束光入射到平板上++++=4321T T T T T I I I I I+-+-=--adad e R R I e R I 32202011）（）（ adade R e R I 222011----=）（ （4） 式中I T 1、I T 2、I T 3、I T 4、…，分别表示从界面2第一次透射，第二次透射，…，光的光强。
光栅光谱仪实验报告 2
一、实验目的1.用光栅光谱仪测量白、黄滤光玻璃片的基线、吸光度、与透过率。
2.学会并掌握光栅光谱仪的应用。
二、实验仪器1.已装载软件的电.2.有白、黄滤光镜片的滤光.3.光栅光谱仪三、实验原理仪器的规格与主要技术指标:波长范围 200－800nm焦距 302.5mm相对孔径 D/F＝1/7波长精度±0.4nm波长重复性±0.2nm杂散光≤10－3WGD－3 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图2-1 光学原理图M1反射镜、M2准光镜、M3物镜、M4转镜、G平面衍射光栅S1入射狭缝、S2光电倍增管接收、S3 CCD接收入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝, 宽度范围0－2.5mm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302.5mm光栅G 每毫米刻线1200条闪耀波长550nm二块滤光片工作区间白片 320－500nm黄片 500－800nm四、实验内容1.进入系统后, 首先弹出如图的友好界面。
2.单击鼠标或键盘上的任意键或等待5秒钟后, 马上显示工作界面, 同时弹出一个对话框（如图）, 让用户确认当前的波长位置是否有效、是否重新初始化。
如果选择确定, 则确认当前的波长位置, 不再初始化；如果选择取消, 则初始化, 波长位置回到200nm处。
此时, 选择确定即可。
3.基线的测量, 将信息/视图一栏选为动态方式, 左侧的工作模式选为基线, 间隔设定为0.1或0.2纳米, 安好玻璃片后开始单程扫描, 不断调节电压表, 使图像的在450-550nm时达到顶峰, 然后返回, 重新初始化, 重新扫描即可, 将所得图像与数据保存在寄存器1中。
光栅光谱仪的使用实验报告
课程名称：大学物理实验（二）实验名称：光栅光谱仪的使用图1 光谱图图3 实验光路图4 实验仪器结果光谱仪的实验光路如图3所示。
待测光线从入射狭缝S1进入，经准直球面反射镜M1反射后变为平行光，再经光栅G衍射后，由聚焦球面反射镜M2汇聚到出射狭缝S2（光电倍增管）或S3（CCD）。
仪器结构如图4四、实验内容及步骤：实验设置图5汞灯校准曲线图6 放置玻璃片前后的信号强度本文选取了以下数据点作分析表1 选取的数据点229.7 344.1 517.8 66 218 1491 50681293229.7nm 的数据为例计算透过率放置玻璃前的信号强度−放置玻璃后的信号强度放置玻璃前的信号强度=66−5066=0.24 同理可得剩余数据点透过率表2 选取的数据点的透过率229.7 344.1 517.8 0.240.690.13可以发现随着波长的变大，钨灯的透过率由小变大，然后再由大变小，最后稳定在0.12左右。
放置玻璃片前放置玻璃片后图7 透过率随波长的变化此处作出了透过率随波长的变化曲线，随着波长的变大，在波长为200nm到275nm之间集中分布，在波长为275nm到350nm之间，钨灯的透过率急剧上升至之间，钨灯的透过率急剧下降至0.15左右，波长持续变大至左右。
七、结果陈述与总结：实验测得汞灯校准谱线如图5所示，测出的汞谱线波长有365.2nm、404.8nm、436.1nm实验测得放置玻璃片前后的钨灯谱线如图6所示。
实验测得钨灯对玻璃片的透过率随波长变化曲线如图7所示。
钨灯的对玻璃的透过率随波长的变大先急剧后急剧减小至0.1328最后缓慢减小且平稳在0.11746附近。
大致了解了光谱学的基础知识，熟悉了常见的汞谱线。
深入理解了光栅光谱仪的工作原理和光原始数据记录表组号07姓名董其锋。
光栅光谱仪与光谱分析 讲稿
光栅光谱仪与光谱分析一、 实验目的1、进一步掌握光栅的原理2、了解光电倍增管和线阵CCD 及其在光谱测量中的应用3、学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本方法4、通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴尔末公式的正确性，从而对玻尔理论的实验基础有具体的了解。
力求准确测定氢的里德伯常数，对近代测量达到的精度有一初步了解。
二、实验原理光谱分析是研究原子和分子结构的重要手段，现有关于原子结构的知识，大部分来源于各种原子光谱的研究。
通过光谱研究，可以得到所研究物质中含有元素的组分和原子内部的能级结构及相互作用等方面的信息。
在光谱分析中，用于分光的光谱仪器和检测光的光探测器对分析结构有着决定性作用1） 光栅光谱仪分光原理与参数光栅是光栅光谱仪的核心，其分光原理如下：1． 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，它是在玻璃基板上镀上铝层，用特殊刀具刻划出许多平行而且间距相等的槽面而成，如图1所示。
大量生产的平面反射光栅每毫米的刻槽数目为600条、1200条、1800条和2400条。
铝在近红外区和可见光区的反射系数都较大，而且几乎是常数，在紫外区的反射系数比金和银都大，加上它比较软，易于刻划，所以通常都用铝来刻制反射光栅。
我们将看到，在铝层上只要刻划出适当的槽形，就能把光的能量集中到某一极，克服透射光栅光谱线强度微弱的缺点。
铝制反射光栅几乎在红外、可见光和紫外区都能用。
用一块刻制好的光栅（称原制光栅或母光栅）可以复制出多块光栅。
由于这些优点，反射光栅在分光仪器中得到越来越多的应用。
在图1中，衍射槽面（宽度为a ）与光栅平面的夹角为θ，称为光栅的闪耀角。
当平行光 束入射到光栅上，由于槽面的衍射及各个槽面衍射光的叠加，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(sin sin )d i m βλ±= （1） 时，光强度将出现极大。
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（入射角和衍射角）。
利用光栅进行光谱分析的实验方法
利用光栅进行光谱分析的实验方法光谱分析是一种非常重要的科学实验方法，它可以通过对光的颜色和波长进行分析，从而得到物质的组成和性质等有价值的信息。
而在光谱分析中，光栅是被广泛应用的一个重要工具。
本文将介绍利用光栅进行光谱分析的实验方法。
光栅是一种特殊的光学元件，它是由许多平行间隔的狭缝组成的。
当光线通过光栅时，光线会发生衍射现象，而这种衍射现象是利用光栅进行光谱分析的基础。
下面将详细介绍几个使用光栅进行光谱分析的实验方法。
首先，我们可以利用光栅进行单色光分析的实验。
实验中，我们可以使用一束白光照射到光栅上，当白光通过光栅时，不同波长的光线会发生不同的衍射，从而形成一系列不同颜色的光点。
通过观察这些光点的位置和颜色，我们可以判断出每种颜色对应的波长，进而得到物质的组成和性质等信息。
其次，我们还可以利用光栅进行连续光谱分析的实验。
在这个实验中，我们可以使用一束连续光源（如白炽灯）照射到光栅上，当光线通过光栅时，不同波长的光线会呈现出不同的角度，从而形成一个连续的光谱带。
通过观察和记录这个连续光谱带上的各个波峰和波谷，我们可以获取到物质的波长范围、峰值位置以及强度等信息。
此外，利用光栅进行测量光谱的解析实验也是常见的。
在这个实验中，我们可以使用一束完整的光谱照射到光栅上，当光线通过光栅时，不同波长的光线会进行衍射和干涉，从而形成一幅干涉条纹的光谱图案。
通过观察这个光谱图案的形态和变化，我们可以了解物质的衍射特性和干涉规律。
在实际的光谱分析中，我们还可以通过调节光栅与光源或检测器的相对位置来改变光谱的分辨率和观测角度等参数，以满足不同的实验需求。
此外，我们还可以将光谱分析与其他技术手段相结合，例如光谱成像等技术，以进一步提高实验的准确性和可靠性。
综上所述，利用光栅进行光谱分析的实验方法是一种非常重要且常见的科学实验方法。
通过光栅的衍射和干涉原理，我们可以获取到物质的波长范围、峰值位置、强度等信息，从而深入了解物质的组成和性质。
光栅光谱仪实验讲义
光栅光谱仪实验讲义（313实验室）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WDS 系列多功能光栅光谱仪,计算机 三 实验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以及输出狭缝S2构成。
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。
光栅光谱仪实验报告
光栅光谱仪实验报告一、实验目的：通过光栅光谱仪的使用，掌握光栅光谱仪的结构、原理和使用方法。
通过测量不同光源的光谱，了解不同光源的特性。
二、实验装置和原理：1.实验装置：光栅光谱仪、白炽灯、氢灯、氖灯、光栅光谱仪支架、光栅支架、读数电眼、准直物镜。
2.实验原理：光栅光谱仪利用光栅的作用原理，将光分成不同波长的光线，使其以不同的角度被分散出来，进而形成连续的光谱。
光栅光谱仪主要由光源、光栅、准直物镜和读出及测量系统组成。
光栅经过准直物镜聚焦后，通过光栅的平行光线会由于不同波长的光受到不同程度的散射，从而形成连续的光谱。
读出系统将光谱上的不同波长的光线与波长的对应关系转化为电信号，通过电眼读取，进而测量。
三、实验步骤与数据处理：1.将光栅光谱仪放置在稳定的工作台上，调整仪器水平。
2.打开电源，将待测光源的前方放置一个铅块，用于调整焦距。
3.调整准直物镜的位置，使光线能够准直射入光栅光谱仪。
4.打开光栅光谱仪的读数电源，调整光栅支架上的读数电眼位置，使其能够正常读取光谱。
5.用白炽灯、氢灯、氖灯等光源进行实验测量。
6.调整读数电眼的读数位置，记录不同波长的光线对应的读数值。
7.根据读数电眼的读数和仪器提供的波长-读数变换函数，得到不同波长对应的光线。
8.绘制光谱图，并对光谱图进行分析和解释。
四、实验结果与分析：实验测量得到的光谱图如下所示：（这里应当给出具体的测量数据和光谱图，可以通过软件绘图工具或手工绘图）从光谱图中可以看出，在可见光范围内，不同波长的光线在光栅的作用下经过分散，形成了连续的光谱。
通过读数电眼的读出，我们可以根据波长-读数变换函数得到不同波长对应的光线。
根据实验测量的数据，可以得到不同光源的光谱特性，比如氢灯和氖灯在可见光范围内的谱线等。
五、实验总结：通过本次实验，我们掌握了光栅光谱仪的结构、原理和使用方法，并进行了不同光源的光谱测量。
光谱是光的波长和频率的一种表现形式，通过光谱测量可以了解光源的组成和特性。
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实验一 用光柵光谱仪测定介质的吸收光谱
介质的吸收光谱与发射光谱一样，不但用于光谱分析，而且用于研究物质结构。
在原子物理、分子物理、化学、天体物理等领域内，吸收光谱是一种重要的研究手段。
光谱仪是常用的基本光学仪器，可用于测量介质的光谱特性、光源的光谱能量分布等。
本实验中用光谱仪测量钕玻璃的吸收曲线。
实验目的
1． 了解光柵光谱仪的构造及其使用方法
2． 加深对介质光谱特性的了解，掌握测量介质的吸收曲线或透射曲线的原理和方法。
实验原理
当一束光穿过有一定厚度的介质平板时，有一部分光被反射，另有一部分光被介质吸收，剩下的光从介质板透射出来。
设有一束波长为λ，入射光强为I 0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d 的介质平板上，如图1所示。
如果从界面1反射的光强为I R ，从界面1向介质透射光的光强为I 1，到达界面2的入射光的强度为I 2，从界面2射出的透射光的光强为I T ，则定义介质板的光谱外透射率T 和介质的光谱透射率T i 分别为 T =
I I T
（1）
i T =
1
2
I I （2） 这里的I R ，I 1，I 2，和I T ，都应该是光在界面1和2上以及介质中多次反向和透射的总效果。
一般来说，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。
我们将光谱透射率与波长的关系曲线称为透射曲线。
在均匀介质内部，光谱透射率与介质厚度有如下关系
ad i e T -= （3）
式中，a 称为介质的线性吸收系数，一般也称为吸收系数。
吸收系数不仅与介质有关，而且与入射光的波长有关。
吸收系数与波长的关系曲线称为吸收曲线。
设光垂直入射到厚度d 为的介质上，光要从前后表面发生反射，如果a 值很小，反射可以进行多次，若介质表面的反向系数为R ，则透过样品的光强为
图1 一束光入射到平板上
++++=4321T T T T T I I I I I
+-+-=--ad
ad e R R I e R I 32202011）
（）（ ad
ad
e R e R I 222011----=）（ （4） 式中I T 1、I T 2、I T 3、I T 4、…，分别表示从界面2第一次透射，第二次透射，…，光的光强。
所以
ad
ad
T e
R e
R I I T 222011----==）（ （5） 通常，介质的光谱透射率T i 和吸收系数a 通过测量由同一材料加工成的（a 相同）
表面性质相同（R 相同）但厚度不同的两块试样的光谱外透射率后计算得出的。
设两块试样的厚度分别为d 1和d 2，d 2 > d 1，光谱外透射率分别为T 1和T 2 。
由（5）式可得
）
（）
（2
1
12
22221211ad ad ad ad e R e e R e T T ------= 一般和都很小，故上式可近似为
1
21
2
）
（d d a e T T --= （6） 所以
122
1ln ln d d T T a --=
（7）
比较(6)式和(3)可知
1
2
T T T i =
（8） 本实验中采用光电倍增管来测量光强。
在合适的条件下，光电倍增管输出的电流与入射光的光强成正比。
因而利用光电流的输出值就可由下式计算光谱透射率和吸收系数
1
2
i i T i =
（9） 1
22
1ln ln d d i i a --=
（10）
式中i 1和i 2分别表示试样厚度分别为d 1和d 2时光电流的大小。
光栅光谱仪的简介
图2是本实验所用的WGD －3型组合式多功能光栅光谱仪示意图。
它由光栅单色仪、接收单元、扫描系统、电子放大器、A/D 采集单元、计算机等组成。
该设备集光学、精密机械、电子学及计算机技术于一体，可实现对光源的光谱能量分布及介质透光率的自动测量。
此WGD －3型组合式多功能光栅光谱仪中使用的光栅单色仪由三部分组成：入射狭縫和准直球面反射镜构成入射准直系统，以产生平行光束；反射光柵G （1200G/mm ）构成色散系统，以产生各种波长的单色光；聚
焦球面反射镜、平面反射镜及出射狭縫及构成出射聚光系统，将光栅的单色光会聚在出射狭縫上，或者移开小反射镜，使光束会聚在S 2上。
WGD －3型组合式多功能光栅光谱仪在工作时，会聚透镜将光源发出的连续光会聚到入射狭缝S 1上，然后投射到M 1上。
由于S 1处在M 1的焦平面上，因此M 1的反射光线成为平行光。
此平行光经光柵G 衍射后，分成一系列衍射方向不同的各种波长的单色平行光。
由于光柵G 受到由扫描系统控制的电机带动而使光栅旋转，因而不同波长单色平行光会相继投射到聚焦球面反射镜M 2及出口狭縫S 2或S 3上（因M 2的焦平面正好与S 2重合）。
出射光束光强的大小由光电倍增管检测，此光电信号经放大及模数转换后送入计算机中，经计算机处理后得到相关的光谱特性曲线。
实验内容
一、单色仪的调节和波长示值的修正
(1) 调光栅单色仪的底脚螺钉，以保证单色仪水平放置。
(2) 以汞灯作为光源，使光源和会聚透镜与单色仪的光学系统共轴。
(3) 校对单色仪的波长示值的准确度并作相应的修正。
校正时，首先调好狭縫和宽度（1~2mm ）并点燃汞灯及打开仪器电控电源，调入WGD －3光谱仪的控制软件，等准备状态结束后，测量汞灯的能量谱。
然后将计算机给出的汞的四条谱线的标称值与标准波长值（435.8nm ，546.1nm ，570.0nm ，579.1nm ）对比。
若出现偏差，则应将修正值输入计算机中，对于我们所使用的WGD －3型光柵单色仪，波长示值的准确度≤0.2nm 。
有关此仪器具体使用说明请阅读仪器使用须知。
二、测量钕玻璃在500.0nm~700.0nm 范围内的吸收曲线
图2 WGD －3型组合式多功能光栅光谱仪简图
用溴钨灯换下汞灯，将溴钨灯直接安装在光栅光谱入口狭缝前，并将待测的较薄的一片钕玻璃装在光电接收器前的暗箱内（内有固定安装位置），保持原有狭缝宽度不变。
测量此时的介质透射能量谱，根据实测曲线的信号强度来调节光电倍增管的电压参数，使所测信号具有适当强度。
待调整完毕，分别测出薄、厚两样品的透射能量谱i 1(λ)和i 2(λ)，并根据(9)式和(10)式作出钕玻璃在500.0nm~700.0nm 范围内的吸收曲线a (λ)—λ。
确定吸收峰的大小及波长。
实验时应注意，在测量两样品的透射能量谱时，要保证仪器各参数（如狭縫宽度、倍增管电压等）不变。
另外，两狭縫S 1和S 2的宽度不得超过3mm ，不得完全闭合，否则会损坏狭缝机构。
实验完毕，縫宽调至0.2mm 左右。
实验步骤
一、光栅光谱仪的定标
1．启动光谱仪电源和汞灯电源开关，启动计算机电源，进入WGD-3型控制软件界面后回车，先对仪器进行初始化，待初始化后即进入控制程序主菜单。
2．将汞灯置于入口狭縫处，先将光谱仪电压调至适当值（600V 左右/不要改变实验室已调好的狭缝宽度，否则电压值需相应改变）。
3．待测量完毕后（自动
停止后），项来对汞灯光谱进行检峰，检出峰值较强的谱线，并和汞灯标准谱线（435.8nm 、546.1nm 、577.0nm 、579.1nm ）对比，记下其中至
少两根谱线（一般选577.0nm 、579.1nm 项对谱线作相应的修正。
(多则减，少则加)。
二、待测介质的吸收谱的测量。
1．关闭汞灯电源，入口狭縫前撤掉汞灯，换上溴钨灯光源，打开溴钨灯电源。
(连续光光源)
2(此时相当于放入了一块厚度d 1=0的介质)。
在测量中观察谱线能量高度，若高出界面或高度太低，调节电源电压后待自动停止后重新测量。
测量结束后，将得到的i 1 (λ) 以文件XX1.tpo 存入硬盘(我的文档中)。
．打开入口狭縫前的暗箱，放入某一种顏色待测介质，
i 2 (λ) 以文件XX2.tpo 存入硬盘(我的文档中)。
4．在主菜单下依次打开xx1.tpo 和xx2.tpo 文件，在300.0nm~800.0nm 波长范围内，每隔适当距离记录数据（记录15个左右数据）填入数据记录表。
然后按公式：
)
()
ln (ln 1221d d i i a --=
求出对应的吸收系数。
利用坐标纸作图(或用微机软件作图)，并给出吸收峰位置。
5．保持其他测量条件不变（包括狭缝宽度、光电倍增管的各工作参数等），只稍微
改变仪器电压值（增加或减少10V左右即可），分别将入口狭缝前换上另外两种颜色的介质样品，重复步骤2、3和步骤4。
6．关闭光谱仪电源前先将电压值调至零。
7．实验结束后将实验保存过的数据删除并将仪器等恢复原样。
思考题
一、校对单色仪的波长示值为什么要用汞灯？而测量吸收曲线为什么要用溴钨灯？
二、试讨论单色仪的入射狭缝和出射狭缝的宽度对出射光单色性的影响？
介质吸收光谱测量数据表
电压= V d1 = 0 d2 = 2.21mm。