大学物理实验课件 实验4.12 单色仪的使用

实验4.12 单色仪的使用

物理系：张师平

北京科技大学物理系张师平

引言

•单色仪是一种常用的分光仪器，适用于单色光的产生、光谱分析和光谱特性测量等方面。单色仪有多种，从不同的角度对它有不同的分类，如按物镜的形式可以分为透射式单色仪和反射式单色仪，按色散元件来分可以分为棱镜单色仪和光栅单色仪。

•本实验中所使用的单色仪为光栅单色仪。

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实验目的

1.了解单色仪的结构原理，学会使用光栅单色仪。

2.测定光栅单色仪的分辨能力。

3.利用单色仪测定干涉滤光片的光谱透射率曲线。

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•平面光栅单色仪、汞灯、钨灯、（聚光镜）、光电倍增管、干涉滤光片等

测光仪钨灯汞灯聚光镜主机

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光电倍增管

•是把微弱的输入光转换成电子，并使电子数获得倍增的电真空器件。当光信号发生变化时，阴极发射出的光电子数发生相应的变化，由于各个倍增极因子基本保持常数，所以阳极电流会随光信号的变化而变化。

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光谱

•单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱，故线状光谱又称原子光谱。当原子能量从较高能

级向较低能级跃迁时，就辐射出波长单一的光波。•严格说来这种波长单一的单色光是不存在的，由

于能级本身有一定宽度（自然展宽）和多普勒效

应等原因，原子所辐射的光谱线总会有一定宽度。

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汞灯光谱

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汞灯黄线（３）

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滤光片

•光学滤光片－－改变入射光的光谱强度分布或能改变入射的电磁波偏振状态的一种器件。

•光谱强度分布的改变，就波长而言，可以是选择性的或是非选择性的。

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•根据滤光片的光谱特性分类，一般可分为：

•中性滤光片——对光谱的吸收、反射没有选择性；•渐变介质型滤光片——随波长逐渐变化；

•陡削截止型滤光片——吸收、反射掉光谱的某一端，其余几乎全部透过；

•带通滤光片——只让一定的波段通过。

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测量

1.接通电源，电源指示灯亮。在钨灯及负高压开关

未打开时，如果压下“高压-光强”键，光强值

应接近0；

2.5-8号仪器调节“高压调节”旋钮使显示值达

500V左右即可，1-4号仪器调节“高压调节”旋

钮使之显示达到300V左右；

3.调节入射、出射狭缝的宽度在0.15－0.20mm之

间。

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分辨能力的测量(汞灯)

两条黄谱线（波长分别为577.0nm和579.1nm）：从575nm开始，自动扫描至585nm，在相距2.1nm左右的

两个位置应该存在光强极大值

确定两峰的位置，光强值合适

手工扫描（老仪器），每隔0.1nm记录一个光强值

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测量滤光片的透射率（钨灯）

•①从280nm（或660nm）开始正向（或反向）自

动扫描，至660nm（或280nm）止，每隔20nm记录一个光强值；

•②加上滤光片，重复步骤①。

•计算出对于钨灯来说滤光片的透射率，做出透射率T与波长的关系曲线。从图中求出滤光片的中心波长、通带半宽度及峰值透射率。

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注意事项

1.选择合适的光强值：对于汞灯来说，光强值可

适当大些。

2.对于钨灯来说，可适当增大电压的值。

3.对同一内容，不要改变测量条件。

4.不要超出扫描范围。

5.测量完毕，将高压调至最小。

6.1-4号仪器不得将U盘的存储设备插入计算机内。

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数据处理要求

1.要求有原始数据表格

2.处理后的数据表格（原始数据－暗电流）

3.将处理后在坐标纸上会出曲线

4.在曲线上标出所需数据

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