WGD-3型 组合式多功能光栅光谱仪
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。
WGD-8_8A型_组合式多功能光栅光谱仪_说明书
WGD-8_8A型_组合式多功能光栅光谱仪_说明书一(规格与主要技术指标500mm 焦距8A200-660 nm 8200-800 nm 波长区间型:型:D/F1/7 相对孔径,8A2400l/mm =250nm 81200l/mm =250nm 光栅型:λ型:λ闪闪200660nm 200800nm 波长范围,波长范围,,3 10 杂散光?8A0.06nm 80.1nm 分辨率型:优于型:优于8A 8 光电倍增管接收型:型:200660nm 200-800 nm 波长范围,0.2nm 0.4nm 波长精度????0.1nm 0.2nm 波长重复性???CCD() 电荷耦合器件2048 接收单元8A300660nm 8300-900 nm 光谱响应区间型:,型:88 积分时间档25kg 重量S1M2M1GM3 S2S3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WGD8A,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A/D大器～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。
C-T2-1 光学系统采用型～如图02mm入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝～宽度范围,连续可调～光源发出的光束进入入S1S1M2S1M2射狭缝～位于反射式准光镜的焦面上～通过射入的光束经反射成平行光束1G M3S2S3 投向平面光栅上～衍射后的平行光束经物镜成象在上或上。
M2M3 500mm 、焦距G 8A2400l/mm =250nm 81200l/mm =250nm 光栅型:λ型:λ闪闪200660nm 200800nm 波长范围,波长范围,8A 320500nm 8 320500nm 滤光片工作区间型:白片,型:白片,500660nm 500800nm 黄片,黄片,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。
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。
氢原子光谱
氢（氘）原子光谱侯建强（南京大学匡亚明学院理科强化部2010级，学号：101242015）1.引言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测量的结果，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，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。
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，成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。
2.实验目的（1）熟悉光栅光谱仪的性能和用法；（2）用光栅光谱仪测量氢原子光谱巴尔末系数的波长，求里德伯常数。
3.实验原理1.氢原子光谱氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。
用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在102Pa 左右)，可得到线状氢原子光谱。
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4220-=n n H λλ （1）式中λH 为氢原子谱线在真空中的波长。
λ0＝364.57ｎｍ是一经验常数。
ｎ取3，4，5等整数。
若用波数表示，则上式变为⎪⎭⎫ ⎝⎛-==221211~n R v H H H λ （2）式中ＲH 称为氢的里德伯常数。
根据玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得)/1()4(2320242M m ch z me R z +=πεπ （3）式中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，ε0为真空介电常数，z 为原子序数。
当M →∞时，由上式可得出相当于原子核不动时的里德伯常数(普适的里德伯常数)320242)4(2ch z me R πεπ=∞ （4）所以错误!未找到引用源。
（5） 对于氢，有)/1(H H M m R R +=∞（6）这里ＭH 是氢原子核的质量。
手机白光LED闪光灯的光谱分析
手机白光LED闪光灯的光谱分析时有明;李栋玉【摘要】使用WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪测量了11款不同型号的手机摄像闪光灯的白光LED光谱.其光谱均由400～460nm范围内的蓝光和460～610范围内的激发光波段组成,蓝光波段强度较大,激发光波段强度偏低.由于不同型号的手机闪光灯LED在制作材料和工艺上存在差异,导致其光谱略有不同.蓝光波段中,440nm的蓝光对人眼伤害最大,1-4号手机蓝光波段最强峰未能避开440nm的中心波长.3号手机在556nm附近的绿光波峰最明显.利用蓝光中心波长的强度比激发光中心波长的强度描述蓝光在LED光谱中的相对强度,研究显示5号手机的蓝光相对强度最强.蓝光波段的强度是值得关注的一个重要问题,在满足白光视觉的条件下,应尽量减少蓝光的强度从而降低蓝光对人眼的损害.【期刊名称】《曲靖师范学院学报》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】3页(P27-29)【关键词】发光二极管;白光;蓝光;光谱【作者】时有明;李栋玉【作者单位】曲靖师范学院物理与电子工程学院,云南曲靖 655011;曲靖师范学院物理与电子工程学院,云南曲靖 655011【正文语种】中文【中图分类】TN383发光二极管(LED，Light Emitting Diode)与传统白炽灯、节能灯相比较，具有能量转换效率高、节能环保、功耗小、使用寿命长、发光亮度高、抗冲击等的优点[1].LED的发光原理是电子与空穴复合时对外辐射出电磁波，该电磁波波长介于390～760nm之间，即可见光.白光是一个多波长的混合光源，自然光源中的白光由七个颜色复合而成.目前市场上的白光LED大部分是通过在波长约为460nm附近的蓝光LED上覆盖一层掺了铈的钇铝石榴石晶体荧光粉涂层制成的.通电时，LED芯片发出蓝光，一部分蓝光便会被覆盖在LED芯片上的石榴石晶体转化为中心波长大约在580nm附近的黄绿色光，这一过程转换效率较高.580nm附近的光会刺激人眼视网膜上的红光和绿光受体细胞，同时在复合LED芯片未被转化的蓝光，使得人眼感觉到白光[2-4].在390～760nm范围内的可见光，短波长的光频率较大，光子携带的能量教高，因此穿透能力较强.400～500nm的可见光属于短波，其携带能量高，进入人眼睛时会对视网膜上的感光细胞照成损害，由于该波段属于蓝光范围，因此这种对人眼的伤害被叫做蓝光损害[5].当然蓝光的频率远小于紫外线，蓝光损害相对紫外线对人眼的伤害要弱.随着智能手机的不断普及，手机拍照的功能逐渐发展壮大，光线较弱时，拍照的辅助光源闪光灯将会启动.目前大部分手机闪光灯均为LED 白光源.瞬间高强度的闪光灯光源将会对人眼会造成一定的蓝光伤害.本文将利用WGD-3型多功能光栅光谱仪对不同品牌手机的LED白光光源拍照闪光灯进行研究，分析不同品牌手机LED白光光源的光谱特征.1 实验部分1.1 样品收集本研究收集了华为、小米、魅族、Vivo四个品牌不同型号的手机共11个.详细手机的品牌和型号见表1.表1 11款不同品牌手机闪光灯光源序号手机品牌型号1小米HM2LTE-CU2魅族WEIZU S63小米MI5X4华为CAZ-AL105VIVOY676华为TRT-AL00A7华为H60-L01 CMIIT8华为VNS-AL009华为EVA-AL0010华为BAC-AL0011华为WAS-AL001.2 光谱仪器参数WGD-3 型组合式多功能光栅光谱仪为天津港东科技发展股份有限公司生产.测量波长为300～800nm，分辨率为0.4nm，波长重复性0.2nm.光栅参数为1200条/毫米.采集光源的狭缝在0～2.5毫米范围内可调，本实验中保持狭缝宽度为0.7mm.2 结果与讨论11种不同型号的手机LED闪光灯的光谱见图1.对这11款手机相机闪光灯的光谱分析后发现他们的光谱图存在差异.每一款手机闪光灯所发出的光的光谱中，蓝光的中心频率、强度各不相同，激发光的中心频率、强度等也都各不相同.根据白光LED的发光原理我们可知，蓝光激发荧光涂层产生黄绿色的光，然后混合产生白光视觉.由于各自LED厂家生产工艺、使用的原材料等不同，导致其光谱存在明显的差异.另外随着LED光源的使用时间，发光材料的老化等，其光谱也会发生变化.440nm附近的蓝光对人眼的损害最大，是引起视网膜病变的危险波段[6].研究样本中1-4号的蓝光中心频率均较为接近440nm，分别为446nm，445nm，436nm和443nm.5，6，9，10，11号样本的蓝光中心频率均低于430nm.对人眼最敏感的波段在550nm左右，属于绿光的范围.从图1可看出激发光的波长从470nm持续到630nm，主要覆盖了橙色(622～597nm)、黄色(597～577nm)和绿色(577～492nm).其中3号样本在绿光区域出现明显的556nm波长的敏感蓝光. 除了发光频率外，蓝光和激发光的能量也是值得关注的一个问题.理论上来看，我们希望激发光的能量大，适当减弱蓝光的能量，以减小蓝光损害.从白光LED 的发光机制和人眼的视觉感受上来看，蓝光又是必不可少的.在达到白光视觉感知的情况下，尽可能的降低蓝光的能量.我们采用蓝光的能量和激发光中心波长的能量相比，来描述蓝光在LED光源中的相对强度.表2中看出2号样本的比值最小，说明蓝光在该白色LED光源中的相对强度低.图1 11款手机闪光灯的LED光谱表2 11款不同手机闪光灯的光谱特性对比序号品牌型号蓝光频率(nm)蓝光强度(E)激发光中心频率(nm)激发光强度(E)蓝光强度与激发光强度比值1小米HMZLTE-CU446875.2525229.13.822魅族Meizus6445687.7525230.52.983小米MI5X436695.5522213.43.264华为CAZ-AL10443823518187.54.395VivoY67427844520121.16.976华为TRT-AL00A427715517195.43.667华为H60-L01 434715521222.73.218华为VNS-AL00430688.9518171.94.009华为EVA-AL00420847.9510238.33.5610华为BAC-AL00426808.8515171.94.7111华为WAS-AL00422953.4499.5179.75.31 3 结论虽然均为白光LED闪光灯光源，由于生产厂家的工艺和原材料的不同，11款手机摄像LED闪光灯的光谱存在明显差异.蓝光中心波长、激发光中心波长、蓝光在白光中的相对能量强度等均存在较大差异.从白光LED 光源的发光原理可知，蓝光是白光LED发光过程中的必然产物，我们只能尽量降低蓝光强度，减小对人眼的损害.11款手机闪光灯的白光LED光源的光谱可看出，蓝光波段大约在400nm至460nm范围内，部分型号手机最强的峰出现440nm附近，该波长也是对人眼伤害最大的蓝光，部分型号手机避开440nm的高危险蓝光，将强光蓝移至420nm.在满足白光视觉的情况下，降低蓝光发光波段的能量强度、避开440nm中心波长、减小照射时间，能有效降低蓝光损害.【相关文献】[1] 周青超，柏泽龙，鲁路，等. 白光LED远程荧光粉技术研究进展与展望[J]. 中国光学,2015,8(3):313-328.[2] 卓宁泽，张娜，陈永浩，等. 基于分层远程荧光膜白光LED的制备及光谱性能研究[J]. 光谱学与光谱分析，2018,38(8):2337-2343.[3] 符义兵，何锦华，梁超，等. 全光谱照明LED中的蓝绿色荧光粉研究[J].发光学报，2018,39(9):1220-1224.[4] 古志良，许毅钦，陈志涛. 三基色白光LED光谱优化及颜色评价体系分析[J]. 照明工程学报，2016,27(2):18-22.[5] 冯荣标，陈涛，陈伟，等. 高显色全光谱LED特性及其对解决蓝光危害的贡献[J]. 光源与照明，2016(1):7-10.[6] 徐金华，王育良.视网膜蓝光损害研究进展[J]. 国际眼科杂志，2007,7(4)：1107-1109.。
实验用：氢、钠原子光谱实验
实验一氢、氘、钠原子光谱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。
原子光谱的观测，为量子理论的建立提供了坚实的实验基础。
1885年末，巴尔末（J.J.Balmer）根据人们的观测数据，总结出了氢光谱线的经验公式。
1913年2月，玻尔（N.Bohr）得知巴尔末公式后，3月6日就寄出了氢原子理论的第一篇文章，他说：“我一看到巴尔末公式，整个问题对我来说就清楚了。
”1925年，海森伯（W.Heisenberg）提出的量子力学理论，更是建筑在原子光谱的测量基础之上的。
现在，原子光谱的观测研究，仍然是研究原子结构的重要方法之一。
20世纪初，人们根据实验预测氢有同位素，1912年发明质谱仪后，物理学家用质谱仪测得氢的原子量为1.00778，而化学家由各种化合物测得为1.00799。
基于上述微小的差异，伯奇（Birge）和门泽尔（Menzel）认为氢也有同位素2H（元素左上角标代表原子量），它的质量约为1H的2倍，据此他们算得1H和2H在自然界中的含量比大约为4000：1，由于里德伯（J.R.Rydberg）常量和原子核的质量有关，2H的光谱相对于1H的应该会有位移。
1932年，尤雷（H.C.Urey）将3L液氢在低压下细心蒸发至1毫升以提高2H的含量，然后将那1mL 注入放电管中，用它拍得的光谱，果然出现了相对于1H移位了的2H的光谱，从而发现了重氢，取名为氘，化学符号用D表示。
由此可见，对样品的考究，实验的细心，测量的精确，于科学进步非常重要。
一、【实验目的】本实验通过氢氘光谱的测量、氘氢质量比的测定，加深对氢光谱规律和同位素位移的认识，并理解精确测量的重要意义。
通过对钠原子光谱的观察与分析，加深对碱金属原子的外层电子与原子实相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的了解。
学会使用光谱仪测量未知元素的光谱。
二、【实验仪器】1．WGD—8A型组合式多功能光栅光谱仪本实验采用WGD—8A型组合式多功能光栅光谱仪，主要由光栅单色仪、接收单元、扫描系统、电子放大器、A/D采集单元和计算机等组成。
硫酸铜水溶液全浓度范围分光吸收特性
硫酸铜水溶液全浓度范围分光吸收特性倪锋;王伟伟;马毅【摘要】采用721分光光度计对直至饱和的全浓度范围的硫酸铜水溶液进行透射光度分析.结果表明,硫酸铜水溶液在照射光波长800 nm左右存在最大吸光度,在浓度不高于0.16 mol/L时,吸光度与浓度之间呈线性关系;照射光波长600 nm时,在直至饱和的全浓度范围内,吸光度随硫酸铜浓度呈现规律性变化,浓度低于0.50 mol/L时近似于直线关系;350～1020 nm全波长扫描的吸光度最大值与硫酸铜浓度之间本质上是曲线关系,但在0.020 ～0.160 mol/L浓度范围内,可以近似为直线关系.透光率对波长微分的最小值与硫酸铜浓度之间具有光滑的单调曲线关系.%Transmission photometric analysis was carried out on cupric sulfate aqueous solution in whole concentration range up to saturation by 721 spectrophotometer.Results showed that maximum absorbance of cupric sulfate aqueous solution appeared at the wavelength of around 800 nm.When the cupric sulfate concentration was no more than 0.16mol/L,there was a linear relationship between absorbance and concentration;when irradiation wavelength was 600 nm,the absorbance varied regularly with the cupric sulfate concentration in whole concentration range up to saturation,but when the cupric sulfate concentration was lower than 0.50 mol/L,it approximated to a linear relationship;in the wavelength range of 350 ～ 1020 nm,maximum absorbance and cupric sulfate concentration was a essentially curvelinear relationship.But in the concentration range of 0.020 ～ 0.160 mol/L it approximated to a linear relationship.The minimum differential value oftransmittance to wavelength had a smooth monotone curve relationship with the cupric sulfate concentration.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】5页(P37-40,46)【关键词】硫酸铜;水溶液;全浓度;分光吸收【作者】倪锋;王伟伟;马毅【作者单位】河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TG115.335引言硫酸铜水溶液是铜电解与电镀的工作介质，对于其成分的监测与控制是维持生产顺利进行和产品质量稳定的重要保证。
氢原子光谱
氢原子光谱一、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原子光谱巴尔末线系的波长，求里德伯常数。
二、实验原理氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。
用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在102Ｐａ左右)，可得到线状氢原子光谱。
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（2.5-1）式中ιH为氢原子谱线在真空中的波长。
ι0＝364.57ｎｍ是一经验常数。
ｎ取３，４，５等整数。
若用波数表示，则上式变为（2.5-2）式中ＲH称为氢的里德伯常数。
根据玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得（2.5-3）式中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，ε0为真空介电常数，ｚ为原子序数。
当Ｍ→∞时，由上式可得出相当于原子核不动时的里德伯常数(普适的里德伯常数)（2.5-4）所以（2.5-5）对于氢，有（2.5-6）这里ＭH是氢原子核的质量。
由此可知，通过实验测得氢的巴尔末线系的前几条谱线的波长，借助（2.5-6）式可求得氢的里德伯常数。
里德伯常数Ｒ∞是重要的基本物理常数之一，对它的精密测量在科学上有重要意义，目前它的推荐值为Ｒ∞＝１０９７３７３１．５６８５４９（８３）ｍ－１表2.5-1为氢的巴尔末线系的波长表。
图2.5-1是氢原子能级图。
是在空气中进行的，所以应将空气中的波长转换成真空中的波长。
即ι真空＝ι空气＋Δι，氢巴尔末线系前６条谱线的修正值如表2.5-2所示。
表2.5-2波长修正值三、实验仪器ＷＧＤ-３型组合式多功能光栅光谱仪，包含氢、氖、氦、氮、汞放电管的多组放电灯。
ＷＧＤ-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。
如图2.5-2所示。
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入射的光束经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成像在Ｓ２上和Ｓ３上，通过Ｓ３可以观察光的衍射情况，以便调节光栅；光通过Ｓ２后用光电倍增管接收，送入计算机进行分析。
大学物理实验 实验要求-光栅光谱仪
光栅光谱仪实验仪器WGD-5 型组合式多功能光栅光谱仪，滤色片一组(红绿蓝黄青品），汞灯，溴钨灯。
预习思考题1．简述工作原理（不可照抄课本），在此基础上画出光栅光谱仪的光路图，。
2．改变光谱仪入射或出射狭缝的大小会对测量结果有什么影响？3．为什么波长校准时光源要选择汞灯？能否用其他的灯，请举例。
4.测量透过率曲线对光源有什么要求？汞灯是合适的光源吗？5.测量时能否第一步就使用“工作方式”中的“透射率”模式？为什么？实验内容一. 测量前的准备（自带U 盘）(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，探测器选用光电倍增管，将倍增管的高压调至400V(不得超过600V)。
(4) 打开计算机，进入win98 后，双击“WGD-5 倍增管”图标进入工作界面。
待系统和波长初始化完成后便可以工作。
二. 单色仪波长校准将汞灯置于入射狭缝前,打开并照亮狭缝，预热5分钟可正常工作。
探测器选用光电倍增管，高压加到400 伏。
在能量模式下测量汞灯光谱。
扫描范围350-750nm，扫描步长选1nm。
用“自动寻峰”测量谱线波长，与标准值比较，如果波长差大于1nm，进行波长修正。
说明：光源：汞灯参数设置：工作方式：模式“能量”，间隔“1nm”；工作范围：350—750nm。
狭缝宽度调节，使入射缝与出射缝相匹配。
点击“单程”，单色仪开始扫描。
扫描完成根据谱线强度重新调整入射和出射狭缝，使谱线尽量增高，并使黄线576.9nm、579.0nm 分开 (以划线谱线作为参照)（汞灯谱线：波长(nm)404.7、407.8、435.8、491.6、546.1、576.9、579.0、623.4、690.7）三. 测量滤色片透过率曲线(每扫描完一条线即存盘)光源：取下高压汞灯(注意避免烫伤)，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(400-700)nm，扫描步长选1nm。
点击“单程”，单色仪开始扫描。
用光栅光谱仪测茶水的吸光度与透过率
用光栅光谱仪测茶水的吸光度与透光率在汽车玻璃上的应用姓名：班级：学号：专业：测控技术与仪器日期：2012年12月2日目录摘要-----------------------------------------------------------------------------------------------1 关键词--------------------------------------------------------------------------------------------1 引言-----------------------------------------------------------------------------------------------1 研究意义-----------------------------------------------------------------------------------------1 1、实验材料------------------------------------------------------------------------------------21.1实验材料------------------------------------------------------------------------------21.1.1实验材料-------------------------------------------------------------------------21.1.2仪器与设备----------------------------------------------------------------------22、基本原理------------------------------------------------------------------------------------23、实验方法------------------------------------------------------------------------------------33.1光栅光谱仪校准-----------------------------------------------------------------------33.2测量自来水的基线--------------------------------------------------------------------33.3测量自来水的透过率和吸光度-----------------------------------------------------43.4测量茶水的透过率和吸光度--------------------------------------------------------54、测量结果和数据分析----------------------------------------------------------------------55、实验总结-------------------------------------------------------------------------------------56、参考文献-------------------------------------------------------------------------------------6用光栅光谱仪测茶水的吸光度与透光率在汽车玻璃上的应用刘涛（东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛5110905）【摘要】茶水有不同的颜色，茶水对光的吸收和反射作用也因茶叶品质的不同而不同，而且同一种茶水对不通透波段的光吸收反射情况也不同，根据WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的功能，设计实验对自来水和茶水的吸光度与透过率进行测量，用自来水做基线，并绘制吸光度和透过率的曲线图，然后对比茶水和自来水吸光度与透过率的曲线图，分比较分析。
利用WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪研究温度和高浓度溶液对吸光度的影响规律
为Ｃ Ｃ Ｄ接 收 端 ．入 射 狭 缝 、 出 射 狭 缝 均 为 直 狭
缝， 宽度 范 围 ０ ～２ ． ５ ｍｍ 连 续 可 调 ， 光 源 发 出 的
光 光度 法 、 红外 分光 光 度法 、 原 子吸 收分 光光 度法 等嘲 ．但是 由于仪 器杂 散 光 、 光度噪声 、 光 谱带 宽 不 足等 方 面 的原 因 ， 使 得 传 统 的 分 光 光 度 法 在对 高 浓度 溶 液及 高 浓 度 混 合 溶 液 的分 析上 ， 存 在较 大 的缺陷 ［ ６ ］ ， 朗伯一 比尔定 律 在超 出０ ． Ｏ ｌ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的
郭献章 ， 李 琛 ， 杨 蕾 ， 齐培 宏
（ 东北 大 学 秦 皇 岛分校 ， ａ ． 实验教 育 中心 ； ｂ ． 控 制 工程 学 院； Ｃ ． 资 源与材料 学院 ， 河北 秦 皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
摘 要 ： 利 用 ＷＧＤ － ３型 组 合 式 多 功 能 光 栅 光 谱 仪 测 量 不 同 浓 度 及 不 同 温 度 的 Ｎ ａ Ｃ Ｉ 溶液、 Ｎ ａ ＯＨ 溶 液 和 蔗 糖 溶 液
１ 引 言
光谱 分 析学 可用 来鉴 别 物质及 确 定化 学组 成 和相 对含 量 ， 广 泛用于科研 、 生 产、 质 控 等 方 面．
２ 实 验 原 理 及 方 案
２ ． １ ＷＧＤ － ３型组 合式 多功 能光 栅光 谱仪 的组 成
及 工作 原理 介绍
文献 Ｅ ＩＩ 对光 谱技 术 用于 检测 草地 土壤 水 分含 量 、 土壤 有机 质 、 各 种营 养元 素 、 土壤 结构 等方 面进 行
第 ３ ３卷 第 ９期
２ ０ １ ３年 ９月
物 理
实 验
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。
红宝石晶体吸收谱线的测量
五、实验报告要求
1.简述实验原理。 2.将实验中采集到的数据进行处理，分析实验数据，作出红宝石吸 收系数和波长的关系曲线及计算结果。
六、思考题
（1）光谱仪的作用是什么？ （2）实验中所得到的吸收系数与理论值如有偏差，试分析产生的原 因。
联立方程（2—1）和（2—2）求出 （3—3）
如果改变入射光的波长，则可以得到一条吸收系数随入射光波长而变化 的曲线。
1、 实验装置 实验装置原理框图如图2—3所示
样品室 光 栅 光 谱 仪 光源 接
口电路 传感器 计 算 机
图2—3 吸收光谱测量实验装置框图
1.光栅单色仪的光学原理 实验中所使用的仪器是WGD—3型组合式多功能光栅光谱仪，具有 波长精度高、操作简便等特点，是集光学精密机械，电子学，计算机技 术为一体的设备。如图2—4所示，光源发出的光束进入入射狭缝S1，S1 位于反射式准直镜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成像在出射狭缝S2或 S3上。
测量某一物质的吸收系数时，通常将该物质做成厚度不同的两个样 品，分别测量其透射光强，即可求出吸收系数。
设两个待测样品的厚度分别为d1和d2，在某一波长时，入射光强为 IO，透过两个样品后的光强分别变为I1和I2，设样品的吸收系数为K，则
I1=I0e-e-kd1 （2—1）
I2=I0e-ekd2 （2—2）
浦。
由于红宝石晶体的各向异性，它的吸收特性与光的偏振状态有关， 入射光的振动方向与晶体光轴相互垂直（E⊥C）或相互平行（E∥C）， 其吸收曲线稍有不同，如图2—2所示。
通常红宝石晶体中，其生长轴与光轴C一致的叫0°晶体，生长轴与 光轴C相垂直的叫90º晶体,另外还有60º晶体,0º晶体发射无规律偏光， 60º和90º晶体发射线偏振光。
氢(氘)原子光谱
氢（氘）原子光谱姓名：唐方学号：091120119引言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。
1883 年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果，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，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。
1932 年尤里（H .C.Urey）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，发现氧的同位素——氚的存在。
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，成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。
WGD-3 型光栅光谱仪用于近代物理实验中的氢（氘）原子光谱实验，一改以往在大型摄谱仪上用感光胶片记录的方法，而使光谱既可在微机屏幕上显示，又可打印成谱图保存，实验结果准确明了。
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原子光谱巴尔末线系的波长，求里德伯常数。
实验原理1．氢原子光谱氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。
用电激发氢放电管（氢灯）中的稀薄氢气（压力在102 Pa左右），可得到线状氢原子光谱。
瑞士物理学家巴尔未根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式=(2.5-1)式中为氢原子谱线在真空中的波长，＝364.57 nm 是一经验常数；n取3,4,5等整数。
若用波数表示，则(2.5-1)式变为==() (2.5-2) 式中称为氢的里德伯常数。
根据玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得=(2.5-3)式中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，为真空介电常数，Z为原子序数。
当时，由(2.5-3)式可得出相当于原子核不动时的里德伯常数（普适的里德伯常数）(2.5-4) 所以(2.5-5)对于氢，有(2.5-6)这里是氢原子核的质量。
由此可知，通过实验测得氢的巴尔末线系的前几条谱线的波长，借助(2.5-6)式可求得氢的里德伯常数。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪
基本原理
WGD－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1
图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 观察口
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
仪器使用：
1. 使用场地
该仪器是实验用仪器。
为了提高仪器的工作质量和延长仪器的使用寿命，在选择仪器安装场地时应注意以下几点：
a 环境温度20±5℃
b 净化湿度 <65%
c 无强振动源、无强电磁场干扰。
d 室内保持清洁、无腐蚀性气体。
e 仪器应放置在坚固的平台上。
f 仪器放置处不可长时间受阳光照射。
g 室内应具稳压电源装置对仪器供电，装有地线，保证仪器接地良好。
2. 使用方法
WGD－3型组合式多功能光栅光谱仪系统，系精密仪器。
因此仪器安装的场合应满足安装环境的要求。
工作台必须平稳。
系统联线示意图如图2:
图2 连线示意图
（1）接通电源前，认真检查接线是否正确。
（2）狭缝的调正。
狭缝为直狭缝，宽度范围0－2.5mm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。
为延长使用寿命，调节时注意最大不超过2.5mm，平日不使用时，狭缝最好开到0.1－0.5mm左右。
（3）滤光片
为去除光栅光谱仪中的高级次光谱，在使用过程中，操作者可根据需要把备用的滤光片插入入缝插板上。
滤光片共二片，工作区间：
白色滤光片 320－500nm
黄色滤光片 500－800nm
（4）转换开关
检查转换开关的位置，确认是否是工作位置，若光电倍增管接收，请将扳手放在“光电倍增管”档；若观察谱线，可将旋钮指示停在“观察”档。
3. 软件使用
软件使用具体参见软件使用说明书和软件帮助文件。