光栅单色仪的调整和使用(11)

光栅单色仪的调整和使用
了解光栅单色仪的原理、结构和使用方法，通过测量钨灯、LED和汞

.光栅单色仪的结构和原理
1、光源和照明系统，2、分光系统，
、接受系统。

火焰、 电火花、激光、高低压气体灯（钠灯、汞灯等）、星体、

N 的方向的夹角为（见图）时，光栅的
取一级衍射项时，对于入射角为，而衍射角为时，光栅方程式为：
＋sin)=
、一定时，波长与d成正比。几何光学的方向为闪耀方向，则可以算
由于几何光学方向为入射角等于反射角的方向，即
(
b，所以有b2，光栅方程式改为：
2sin((sin
d
f=500mm
6464mm2
1200线/mm

缝宽过小时出射狭缝上得到光强太小。最佳狭
fan86.0。其中f为抛物镜的焦距，D是由光栅和抛物镜的口径限图1 单色仪的组成 光源 透镜 分光系统 接收系统 系统
f＝500mm，D=64mm。
光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率
根据光学的理论知识可以知道，光栅的特性主要有：谱线的半

N为光栅的总线数，在本实验中N为641200=76800，m为所用的光的衍射
m=1。实验中由于光学系统的象差和调整误差，杂散光和噪声的
加上光源的谱线由于各种效应而发生增宽，所以实际的谱线半角宽度远远
76800。

f=500mm.光栅的面积6464mm2 光栅的宽度D=64mm，光栅的刻划密度为1200
/mm,
、最佳狭缝宽度
fan86.0=0.86×500 ×579.06/64 nm=3.891μm
fan86.0=0.86×500 ×576.96/64 nm=3.876μm
、理论分辨本领R

×64×1200=76800
m为干涉级次，这里m=1，N为光栅的总线条数。
:
钠灯
nm 加滤波片前的光强 加滤波片后的波长
143 30
185 60
236 104 cosNdd cosdmddD mNdRmNdR
287 152
354 201
421 255
488 309
557 363
622 419
693 474
766 536
836 566
904 575
978 566
1013 530
1053 484
1128 431
1193 375
1263 318
1304 252
1329 197
1332 141
1155 91
1133 52
1064 24
961 -3
881 -22
797 -30
712 -42
620 -49
551 -53
光强
-69
-69
-69
-67
-62
-52
-30
16
96
275
398
632
841
955
862
663
460
319
203
116
60
17
-9
-31
-43
-52
-57
-61
-64
-666
-67

1 2 3
578.9250 578.9000 578.9000
583.2 583.2 583.2

1 2 3
577.3975 577.3900 577.4450
0.1950 0.1900 0.1725
579.5200 579.5300 579.5225
0.1875 0.1875 0.1900
: 积分时间0.12s
/nm336 450 460 470 480 490 500 51 0 520 530 540 550
237 280 319 346 365 380 382 378 360 325 279
325 376 421 450 482 517 535 555 579 583 580
0.729 0.745 0.758 0.769 0.757 0.735 0.714 0.682 0.622 0.557 0.481
,光强比值与波长关系图.
4604805005205405600.450.500.550.600.650.700.750.80Y Axis Title
B Polynomial Fit of Data1_B
Error
-11.80177 0.48241
0.00194
1.93435E-6
SD N P
0.00567 11 <0.0001
.即滤光片对频率不同的光线透过的程度
,大约在0.05255/(2×-5.49301E-5)=478.3nm波长左右的光线通过

率
,而在两边都呈下降趋势.
．汞灯调整焦距数据：（积分时间0.20s）
放大实像(7cm) 虚像(5cm) 缩小实像(12cm) 调小狭缝(大实像)
577.5001 579.6251 577.4401 579.6001 577.3926 579.6051 577.5376 579.6651
0.4025 0.3975 0.3975 0.3775 0.4250 0.4050 0.4005 0.3850

.14344025.0/5001.577/
R
.14583975.0/6251.579/
R

.14424005.0/5376.577/'
R
.15053850.0/6651.579/'
R

:
计算机扫描时计算机与仪器的初始值对应不完全一致，导致峰值可能不够精

由于实验时周围光线不稳定，使得光强测的值不完全是准确值。
:
1、说明钨灯和钠灯、汞灯光谱的区别和道理。
、为什麽狭缝具有最佳宽度？如何求出狭缝的最佳宽度？
、单色仪的理论分辨本领如何计算？实际分辨本领如何测量和计算？