大学基础物理实验报告-单色仪

合集下载

大学基础物理实验报告-单色仪

紫红光
【结果分析】
滤色片透过率曲线特征
滤色片
特征描述
指标
红
数据曲线整体较集中，605nm之前数据几乎为0，606nm处开始有数据，并达到峰值
截止波长：不清楚
长波透过率（峰值）：88.0%
青
数据较离散，630nm之前有数据，波动状态
中心波长：超数据范围半高宽：超数据范围
峰值透过率：73.5%
紫红
数据非常离散，540nm之前和600nm之后有数据，波动
调节好基线后先测量红色滤波片透过的光再测量青色滤波片透过的光最后测量蓝紫色滤波片透过的光别记录下来每次的试验数据做出相应图像如下图所示
姓名
学号
院系
时间
地点
段兰君
201211211060
信息科学与技术学院
2013.09.27
北京师范大学物理实验教学中心
普通物理实验室
王绮静
201211211059
信息科学与技术学院
截止波长：503.0nm 535.0nm
短波透过率（峰值）：66.8%
长波透过率（峰值）是红色滤色片在长波区间的最大透过率。
短波透过率（峰值）是蓝色滤色片在短波区间的最大透过率。
峰值透过率对绿色、黄色等颜色（透过率曲线有一个或几个峰）的滤色片而言的。
截止波长是透过率降到峰值一半时的波长。
三．发光二极管的光谱（选做）（附图：不同颜色发光二极管的光谱）
2013.09.27
北京师范大学物理实验教学中心
普通物理实验室
【实验题目】光栅光谱仪的使用
【实验记录】
一．波长校准
仪器参数扫描步长：1.0nm扫描范围：400nm~700nm
测量汞灯光谱线

单色仪及其应用实验（4篇）

单色仪及其应用实验(4篇)以下是网友分享的关于单色仪及其应用实验的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。

篇一：单色仪及其应用实验实验七平面光栅单色仪应用平面光栅单色仪是用光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它可把紫外，可见及红外三个光谱区的复合光分解为单色光。

可进行光谱分析、测定接收元件的灵敏特性、滤光片吸收特性、光源的能谱分析和光栅的集光效率等。

如配备电子束激发器，X射线激发器，光子激发器和高频等离子，辉光放电等稳定光源相配套，可进行光谱的化学分析。

与棱镜相比，光栅具有色散本领大，均匀性好，分辨率高等特点。

因而在光谱学，计量学，光通讯等方面有着广泛的应用。

本实验通过对溴钨灯发射光谱的测量，加深了解平面光栅单色仪和光谱技术的综合应用。

【实验目的】1．掌握平面光栅分光的物理原理。

2．研究夫琅和费衍射的光强分布，加深对衍射理论的了解。

3．观察平面光栅衍射现象，学会平面光栅单色仪的使用。

4．学习使用光电倍增元件来测量和描绘出射光谱的能量分布。

【实验原理】光的衍射现象是指光遇到障碍物时偏离直线传播方向的现象。

而光栅是指任何能起周期性地分割波阵面作用的衍射屏。

作为色散元件的衍射光栅最早是由夫琅和费用细金属丝制成的，夫琅和费用它测出了太阳光谱中的暗线波长。

后来他又用金刚石刻划贴金箔的玻璃板，得到了性能更好的光栅。

常用的衍射光栅分透射式与反射式两种。

透射式光栅是用金刚石刀在平面透明玻璃板上刻划平行，等间距又等宽的直痕而制成的。

反射式光栅是在坚硬的合金板或高反射率平面镜上刻划而成的。

本实验用反射式平面光栅。

理想的反射式平面光栅，可视作是相互平行，等宽，等间距，均匀排列的许多狭缝。

如设光栅的缝宽为d，则d称为光栅常数，本实验中刻线密度为1200条/mm。

根据夫琅和费理论，一束平行光垂直地入射到平面反射光栅上，经各缝衍射后向各方向传播。

衍射角适合如下条件：dsinθ=kλ k=0，±1，±2，±3 …上式称作平行光垂直入射时的光栅方程。

单色仪的定标实验报告

单色仪的定标实验报告单色仪的定标实验报告引言：单色仪是一种常用的光学仪器，用于分离出光束中的不同波长的光线。

在实际应用中，单色仪的准确性和精度对于研究光学现象和进行光谱分析非常重要。

本实验旨在通过定标实验，确定单色仪的波长刻度，从而提高其测量的精度和可靠性。

实验装置和原理：本次实验使用的单色仪是基于光栅原理的，其主要组成部分包括光源、光栅、光电二极管和波长选择装置。

光源发出的光经过光栅的衍射作用，被分离成不同波长的光线，然后通过波长选择装置选择特定波长的光线，最后被光电二极管接收并转化为电信号。

实验步骤：1. 准备工作：将单色仪放置在稳定的平台上，确保其与其他光学仪器保持一定的距离，以避免干扰。

打开电源，对单色仪进行预热。

2. 调整光源：根据实验要求选择合适的光源，如汞灯或氢氖激光器。

调整光源的位置和亮度，使其发出稳定的光束。

3. 调整光栅：将光栅安装在单色仪上，并调整其倾斜角度，使得光束通过光栅时能够发生衍射。

同时，调整光栅的位置，使得衍射的光线能够尽可能平行地通过波长选择装置。

4. 定标实验：选择一个已知波长的光源，如氢氖激光器，将其光线通过单色仪，并调整波长选择装置，使得光电二极管接收到该波长的光线。

记录下此时波长选择装置的位置，并标记为该波长的波长刻度。

5. 重复步骤4，使用不同波长的光源进行实验，记录下不同波长对应的波长刻度。

6. 分析数据：根据实验结果，绘制出波长与波长刻度的关系曲线。

可以使用线性回归等方法，拟合出波长刻度的数学表达式。

实验结果与讨论：根据实验数据，我们得到了波长与波长刻度的关系曲线。

通过拟合曲线，我们可以得到单色仪的波长刻度的数学表达式。

在实际应用中，我们可以根据该表达式，通过读取波长刻度，确定光线的波长，从而进行精确的光谱分析。

然而，需要注意的是，单色仪在实际使用中可能存在一定的误差。

这些误差可能来自于光源的不稳定性、光栅的制造误差、波长选择装置的精度等因素。

因此，在进行实际测量时，我们需要对单色仪进行定期的校准和维护，以确保其测量结果的准确性和可靠性。

单色仪定标实验报告

单色仪定标实验报告实验目的，通过单色仪定标实验，掌握单色仪的使用方法，了解光的色散规律，掌握用单色仪测定光的波长的方法。

实验仪器，单色仪、汞灯、钠灯、氢灯、汞镁灯、透射光栅、测微目镜、波长计。

实验原理，单色仪是一种用来分离和测定光谱的仪器。

当白光通过单色仪时，不同波长的光被分散成不同的角度，形成光谱。

利用透射光栅，可以将光谱中的各个波长分离开来，然后用测微目镜和波长计来测定各个波长的位置，从而得到光的波长。

实验步骤：1. 调整单色仪，将单色仪放在实验台上，调整仪器使得入射光垂直射入单色仪的入射口，并使得出射光垂直射向透射光栅。

2. 测定汞灯谱线，打开汞灯，调整单色仪使得汞灯的光谱线通过透射光栅，用测微目镜和波长计测定各个谱线的波长。

3. 测定钠灯谱线，同样的方法，测定钠灯的光谱线的波长。

4. 测定氢灯谱线，同样的方法，测定氢灯的光谱线的波长。

5. 测定汞镁灯谱线，同样的方法，测定汞镁灯的光谱线的波长。

实验结果：汞灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 450 波长 579.1nm。

谱线2，位置 550 波长 576.9nm。

谱线4，位置 750 波长 491.6nm。

谱线5，位置 850 波长 435.8nm。

钠灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 460 波长 590.0nm。

谱线2，位置 560 波长 589.4nm。

谱线3，位置 660 波长 588.9nm。

谱线4，位置 760 波长 587.1nm。

谱线5，位置 860 波长 589.6nm。

氢灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 470 波长 656.3nm。

谱线2，位置 570 波长 486.1nm。

谱线3，位置 670 波长 434.0nm。

谱线4，位置 770 波长 410.1nm。

谱线5，位置 870 波长 397.0nm。

汞镁灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 480 波长 435.8nm。

谱线2，位置 580 波长 404.7nm。

谱线3，位置 680 波长 365.0nm。

单色仪的使用

参考文献：1：光学教程（姚启钧原著） 2：大学物理实验教程（吴平主编） 3：现代光学手册（刘书声）
数据处理：
汞灯原始数据记录表格：
钨灯数据如下：
分析讨论与结论：
目前的分光系统主要有三类，分别是棱镜分光系统、此次实验中所用到的光栅分光系统以及滤光片分光系统；最常用的便是光栅分光系统。对于棱镜分光系统而言，棱镜的分辨率随波长变化而变化，在短波部分分辨率较大，但棱镜分光具有 “非匀排性”，色谱的光谱为“非匀排光谱”。这是棱镜分光系统最大的不足。对于滤光片分光系统，优点是采用这种分光系统的仪器体积小，可以作为专用的便携仪器；制造成本低，适于大面积推广。但该系统的缺点是单色光的谱带较宽，波长分辨率差；对温湿度较为敏感；得不到连续光谱；不能对谱图进行预处理，得到的信息量少。故以此系统为原理所制成的仪器只能作为较低档的专用仪器。而对于光栅分光系统而言，它除具有分光作用外，也具有聚焦作用，因此分光系统中不需要会聚透镜等光学部件，光能损失小,节省费用。在试验中，由于光学系统的像差和调整误差，以及周围所存在的杂散光（环境灯光）的影响，给实验的结果会带来误差，它会使实验的进光量增大，从而在测定分辨率时使得 b 值偏小，进而使测得的数据偏小，可在公式中给予适当的修正。实验中扫描的速度不宜太快，应当等到读数稳定之后再记录数据。结论：通过本次实验，了解了单色仪的构造原理，并学会了使用平面光栅单色仪；利用单色仪测出汞灯光强与波长的关系并进一步计算得出所用单色仪的分辨能力为 0.42nm；利用单色仪测定了干涉滤光片的光谱透射率，描绘出相关的曲线，并求出滤光片的中心波长为 404nm，峰值透射率为 83%，通带半宽度为 103nm。
经单色仪后而出射的单色光由光电倍增管接收并转化成电流，相应的光强值由测光仪显示，且有公式： T λ = �� (��) = ��0 (��) ��0 (��)

光栅单色仪实验报告

光栅单色仪实验报告实验人：宋易知指导老师：白在桥实验日期：2015.6.8【实验目的】(1) 了解单色仪的结构原理，学会使用平面光栅单色仪。

(2) 利用单色仪测量干涉滤光片的光谱透射率曲线。

【实验仪器】WGD-5型光谱光栅仪，装有软件的电脑，溴钨灯，滤色片及汞灯等。

【实验原理】1. 平面光栅单色仪的结构原理光学系统主要由以下三部分组成：（1）入射准直部分由入射狭缝S1和抛物凹面镜M1组成，用以产生适用于光栅衍射的平行光束。

（2）色散系统平面光栅G构成色散系统，达到分光以后产生各种波长单色光的要求。

（3）出射聚焦系统由抛物凹面反射镜M1、平面反射镜M2和狭缝S2组成。

由光栅色散系统产生的单色光经由M1和M2反射作用后会聚至出射狭缝S2，产生窄光束的单色光。

2.单色仪主机电路仪器主机内主要是步进电动机信号发生器电路，用来控制步进电动机的转动。

3.光电倍增管及测光仪广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。

当光信号强度发生变化时，阴极发射出的光电子数发生相应的变化，由于各倍增极因子基本保持常数，所以阳极电流亦随光信号的变化而变化。

4.滤光片的透射率滤光片对不同波长的透射能力不一样。

当波长为λ，光强I0(λ)的单色光垂入射在滤光片上时，透过滤光片的光强若为IT(λ)，我们定义其光谱透射率为T(λ)=I T(λ) I0(λ)若以白光为光源，出舍得单色光所产生的光电流i0(λ)与入射光光强I0(λ)、单色仪的光谱透射率T0(λ)和光电器件的光谱响应率S(λ)成正比，即：i0(λ)=KI0(λ)T0(λ)S(λ)现将光谱投射仪为T(λ)的滤光片插入光路，放置在入射狭缝之前，在光电流变为：i T(λ)=KI0(λ)T(λ)S(λ)所以：T(λ)=i T(λ) i0(λ)【实验过程与数据处理】1.利用汞灯校准波长将范围选为350~600进行扫描，获得结果如图。

寻峰发现共有9个能量高于50的峰，峰值对应波长如下对照发现相差小于1nm，无须校准。

【精品】大学物理实验光栅单色仪实验

物理实验报告
实验成绩
实验者姓名
班号学号
实验时间2020 年 5 月31 日
天气地点室温同组名
气压指导老师
实验目的
1、熟悉光栅单色仪的基本结构和原理
2、通过单色仪定标和测量钠光灯、汞灯、氢氘灯光谱，熟悉光栅单色仪实验方法。

3.理解原子能级跃迁规律、能级差和跃迁几率，掌握计算光谱里德伯常数的方法。

实验原理
1、衍射光栅
(1)工作原理：单缝衍射和多缝干涉
(2)光栅方程：设有一束光以入射角q0射向一块衍射光栅，则只有满足下式的一些特殊角度q m下，才有光束衍射出来：
(3)强度分布：光栅方程只说明了各级衍射的衍射方向，按照多缝衍射的理论，在强度为
I0的入射光照射下，光栅衍射光的强度分布为：
2、光栅的色散和分辨本领
(1)光栅的角色散：从光栅方程可以得到光栅的角色散为：当衍射角较小时cosqm≈1，则式子可变为：
(2)光栅的分辨率：为进一步说明光栅的分辨率和各种因素的关系，利用
光栅方程，得
3、吸收曲线测量原理：当一束光入射到有一定厚度的介质平板上时，有一部分光被反射，另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，入射光强为I0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d的介质平板上，定义介质板的光谱外透射率T和介
质的光谱透射率Ti分别为：设光在单一界面上的反射率为R，则透射光的光强为所以设两块试样的厚度分别为d1和
d2，d1> d2，光谱外透射率分别为T1和T2。

则所以在合适的条件下，单色仪测量输出的数值与照射到它上的光的强度成正比。

所以读出测量的强度就
可由下式计算光谱透射率和吸收系数：
数据表格及处理结果：。

大学物理实验光栅单色仪

单色仪的分光系统—矩形光栅
1
入射光垂直矩形光栅时衍射光强的分布公式：
2
d为光栅的周期，为衍射角
3
单缝衍射因子干涉因子 a为光栅透光部分的宽度，N为光栅的总周期数
单色光的光栅光强分布的曲线
透光缝宽:a=0.01mm 光栅周期:d=0.02mm 光栅的总条数:N=4
透光缝宽:a=0.01mm 光栅周期:d=0.03mm 光栅的总条数:N=100
单色仪的接收系统—光电倍增管
光电倍增管的工作原理和使用注意事项
利用光电子发射效应和二次电子发射效应制成的光电器件。光电倍增管是电流放大元件，具有很高的电流增益，因而最适合于微弱信号的检测。优点是灵敏度高、稳定性好、响应速度快和噪音低。缺点是结构复杂、工作电压高、体积大。使用光电倍增管应当了解它的特性，如它的频率特性、时间特性、暗电流和噪声特性，还有稳定性及对环境的要求等。注意事项：（1）负高压350伏（光电倍增管加的电压为负高压），先开电源再开高压（关时一定要相反）。（2）一般在半小时后阳极电流达到稳定（暗电流）。（3）输入光信号不可过强，光阴极面不可直接暴露在光照下（特别是在加了电压的情况下，否则将烧毁光电倍增管）。（4）为了尽可能降低噪声在不使用光电倍增管的时候要挡住入射光。
测量绿、红、蓝、黄、品和青色滤光片的透过率曲线。
确定绿色滤光片的峰值、峰值波长及半高宽。
确定红、蓝、黄、品和青色滤光片的截止波长（通带第一个峰值的40%强度处所对应波长）。
根据蓝、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。
为光线的入射角
为光线的衍射角
b 光栅的闪耀角

单色仪的定标

单色仪的定标物理学院华远杰实验目的1.了解棱镜单色仪的构造、原理和使用方法；2.以汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区进行定标；3.掌握用单色仪测定滤光片光谱透射率的方法。

仪器和用具反射式棱镜单色仪、汞灯、光电池、灵敏电流计、（移测）显微镜、滤光片、会聚透镜、电源、自耦变压器、钨合金灯泡。

实验原理简而言之，单色仪的工作原理是通过棱镜对光的色散作用，使不同波长的光随着棱镜的转动依次从单色仪的孔中射出，并在显微镜中被观察到。

棱镜的转动由单色仪的一个鼓轮控制，鼓轮上有类似螺旋测微器的刻度，不同的刻度可对应不同波长的光射出时的棱镜的位置，即满足光的波长与鼓轮读数的一一对应关系。

当测得足够多的谱线的波长与鼓轮读数时，即可在坐标纸上绘出单色仪的定标曲线（色散曲线）。

关于光谱半宽度的测定，让连续光源发出的光经过凸透镜后再由一绿色滤光片进入单色仪。

将上面提到过的显微镜换成一光电池，并将光电池两极连接在调平后的检流计上。

光线从单色仪中射出照到光电池时，光电池将产生电流，使检流计发生偏转。

通过检流计偏转的格数来反映光强度。

因为同一滤光片对不同频率的光的透射能力不同，所以检流计的偏转存在一个最大值，最大值的二分之一对应有两个波长，这两个波长的差值即为该光的半宽度。

实验内容1.调节汞灯，凸透镜，单色仪的单缝等高同轴，适当调整凸透镜和光源的位置，使光源在单缝处成清晰的，指甲盖大小的像，并均匀分布于单缝两侧；2.调整单缝宽度，转动鼓轮使单色仪的出光口能看到光线；3.调整显微镜的位置，使视野中出现入射光色散形成的亮场，调整目镜焦距和单缝宽度，直至出现分离的，清晰的谱线；4.对比汞发射光谱，确认可计数的谱线的数量，若数量不足，重复上述实验步骤；5.调整鼓轮位置，使显微镜的叉丝位于光谱最外侧的一条谱线的中心处，记录此时鼓轮的位置；6.沿同一方向转动鼓轮，分别记录每一条谱线对应的鼓轮的位置；7.绘制单色仪的定标曲线；8.在单缝前加一块滤光片，撤去显微镜，接上光电池并将光电池与调平的检流计连接；9.转动鼓轮，记录检流计偏转最大的时刻鼓轮的位置和偏转在最大值的一半时的鼓轮位置。

光栅单色仪实验报告

#### 一、实验目的1. 了解光栅的类型及制作过程。

2. 掌握单色仪的工作原理。

3. 通过实验验证光栅单色仪对光束的色散和选择作用。

4. 测定不同波长光的色散率。

#### 二、实验原理光栅单色仪是一种利用光栅分光原理，实现单色光选择的光学仪器。

它主要由光源、入射狭缝、光栅、聚焦透镜和出射狭缝组成。

当白光或其他复合光通过入射狭缝进入单色仪后，光栅将其色散成不同波长的光，然后通过聚焦透镜将不同波长的光聚焦到出射狭缝，从而实现单色光的选择。

#### 三、实验仪器1. 光源：低压汞灯2. 入射狭缝：SZ-273. 平面镜：M24. 二维架：SZ-075. 三维调节架：SZ-166. 自准球面镜：f500 或 302mm7. 平面闪跃光栅G：1200条/mm8. 干版架：SZ-129. 出射狭缝：SZ-4010. 二维平移底座：SZ-0211. 三维平移底座：SZ-0112. 升降调整座：SZ-03#### 四、实验步骤1. 将光源、入射狭缝、平面镜、二维架、三维调节架、自准球面镜、平面闪跃光栅G、干版架、出射狭缝、二维平移底座、三维平移底座和升降调整座依次组装成光栅单色仪。

2. 调节各部件中心高度，使光路主截面大致平行于台面。

3. 用 f=50mm 透镜将汞灯光聚在入缝上（缝宽0.5mm）。

4. 按照装置图放置各部件，安装光栅时应使箭头记号朝上，以保证闪耀效果。

5. 用白纸检查 M1、G 和 M2 上的投射光，要求丰满不漏，进程不挡光。

6. 调节 M1 上的入射光束和出射光束夹角，使其成小角度，近似认为光路是利特洛自准的。

7. 用白屏取代出缝，找到最佳聚焦位置，再安放出射狭缝。

两个狭缝的刀口面必须面对入射方向，工作宽度约可调到 0.02mm。

8. 测量不同波长光的衍射角，计算色散率。

#### 五、实验结果与分析1. 通过实验测量得到不同波长光的衍射角，计算色散率。

2. 分析实验结果，验证光栅单色仪对光束的色散和选择作用。

单色仪定标实验报告

单⾊仪定标实验报告棱镜单⾊仪的定标【实验⽬的】1、了解单⾊仪的结构，分光原理和使⽤⽅法；2、做出单⾊仪的定标曲线。

【实验仪器】反射式棱镜单⾊仪，⾼压汞灯、读数显微镜、会聚透镜仪器介绍：单⾊仪----能够从复合光源中分解出独⽴的、⾜够狭窄的、波长连续可调的单⾊光的仪器。

按波长来分，有红外单⾊仪、紫外单⾊仪、可见光单⾊仪；按分光元件来分，有光栅单⾊仪和棱镜单⾊仪；在棱镜单⾊仪中按物镜的形式来分，有透射式单⾊仪和反射式单⾊仪。

我们这个实验⽤的是：反射式玻璃棱镜单⾊仪，分光波段在可见光范围内。

反射式玻璃棱镜单⾊仪反射式玻璃棱镜单⾊仪的光学系统由三部分组成：1、⼊射准直系统-----狭缝和凹⾯镜1S 1M ，恰好处在1S 2M 的焦平⾯上。

其作⽤是将进⼊狭缝的光变为平⾏光。

1S 2、⾊散系统----平⾯镜M 和三棱镜P，⼆者作为⼀个整体安装在转台上。

平⾏⼊射的复合光经过平⾯镜M 反射到三棱镜P 上，分解成按波长排列向不同⽅向偏折的单⾊光。

随着棱镜的转动，只有满⾜最⼩偏向⾓条件的⼊射光，才能从出射狭缝射出。

棱镜转了，出射光的波长也就发⽣了变化。

3、出射聚光系统----出射狭缝和聚焦凹⾯镜2S 2M 。

恰好处在2S 2M 的焦平⾯上。

将棱镜P 分解出的不同⽅向的单⾊光中的⼀束（哪⼀束？）汇聚到狭缝上。

2S 单⾊仪的机械部分包括狭缝和读数⿎轮。

狭缝的调节要仔细，不要挤坏。

读数⿎轮与万向接头转动杆及把⼿相连。

转动把⼿，棱镜就转，输出光的波长就在变。

读数⿎轮的数值与棱镜的位置相对应，也就是与出射光的波长相对应。

【实验原理】三⾊仪不是直接⽤波长分度定标⽽是⽤⿎轮读数来表⽰，因在使⽤单⾊仪之前要定标：利⽤已知波长的光谱线标定⿎轮的读数，做出⿎轮读数与波长之间的关系曲线。

这个过程称之为单⾊仪的定标。

单⾊仪的定标要借助于已知波长的线光谱光源来进⾏。

本实验选⽤的光源为⾼压汞灯。

在可见光波段内，⽤读数显微镜可以观察到30多条谱线。

大学物理实验---单色仪的定标和光谱测量

G
M2 M1
S2 PMT
S1：入射狭缝 G：闪耀光栅 S2：出射狭缝 M2：反光镜 M1：离轴抛物镜 PMT：光电倍增管
如下图所视，当入射光与光栅面的法线N 的方向的夹角为φ（见图）时，光栅的闪耀角为θ 。取一级衍射项时，对于入射角为φ，而衍射角为θ时，光栅方程式为： d(sinφ＋sinθ)= λ
��2 =
|497.812−497.78| 497.78 498.2
2、498.250 =0.006% =0.01%
|498.250−498.2|
2、
低压汞灯光谱测量
页 5
BY 王有识
实验报告
Figure 5 低压汞灯黄光强
峰值数据：1、576.925 与标准值之间误差：��1 =
λf
D；
= a= W0 0.86 a = n
Hale Waihona Puke λfD 时最佳（D 为光栅的宽度， f 为等效会聚透
镜的焦距） 3、
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？
答：理论分辨本领 R 的 R = λ = mN 计算： dλ m=1，为光栅的总线条数。 N
m 为干涉级次，
实际分辨本领的测量和计算，原理和操作如下：
页 11
BY 王有识
实验报告
LED 灯能让很小的通过电流几乎全部转化成可见光。 LED 灯具有以下优点：一、高光效 LED 光效达 50～200 流明/瓦，光谱窄，单色性好，
几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。二、高节能具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个 10～
12 瓦的 LED 光源发出的光能与一个 35～150 瓦的白炽灯发出的光能相当。同样照明效果 LED 比传统光源节能 80%～90%。三、光色多可以选择白色或彩色光，红色、黄色、蓝色、绿色、

光栅单色仪实验报告

光栅单色仪实验报告实验目的本次实验的主要目的是理解光的色散现象，学习如何使用光栅单色仪，掌握测量光谱的方法和技巧。

实验原理光栅单色仪是一种利用光的色散原理来分离光谱的仪器。

在光栅单色仪中，光的入射角度、光栅线数以及波长大小均是影响光谱分布的重要因素。

当光线通过光栅时，由于光的波长不同，不同的波长会以不同的角度偏转。

由于光栅上的栅线数越多，离散度也就越大，因此能够分离的光谱范围也就越大。

具体来说，光栅单色仪中，光线在经过光栅后，被分为许多色散光束，每束色散光由一个波长组成。

这些色散光束在接收屏幕上形成一系列独立的光点，每个光点对应一个特定的波长。

根据这些光的位置和亮度分布，可以得到一条连续的光谱线。

实验器材和药品光源、准直器、光栅单色仪、接收屏幕、三角架、移动卡尺、百分尺、观察屏幕移动卡尺、透镜。

实验过程1. 准备工作。

将光源放置在三角架上，调整准直器和光栅单色仪，保证光线尽量垂直和平行。

将接收屏幕放在光栅单色仪的出口处。

2. 测量光源的波长范围。

将光栅单色仪的角度调整到0度，让整个光谱显示在接收屏幕上。

移动卡尺，测量每个颜色的波长数值，记录并标记在数据表中。

3. 测量汞谱线的波长。

更换光源并将光栅单色仪的角度调整到特定角度。

这个过程的完成需要不断地调整角度，在适当的角度上观察汞谱线中的最强线位置，并记录下相应的波长值。

观察屏幕移动卡尺的位置可用于检查数据的准确性。

4. 计算色散率和光栅常数。

使用公式计算每一谱线的色散率和光栅常数。

色散率可以通过应用公式来计算：Dλ/Dx=tanφ/mφ是角度，m是观察到的严格次序数，x是经过光栅的光线的平移量。

光栅常数可以通过式子计算：dλ=mΔλ=Nd sinφ其中Δλ是过光栅的单色光的波长差，N是光栅的总线数，d是每一条光栅线的间距，φ是光线倾斜的角度。

实验结果1. 光源的波长范围对于一般的白光，波长分布范围应为370nm到700nm范围内。

在实验中，我们得到的数据表明，白光径流的波长在此范围内变化。

清华大学物理实验报告-用单色仪测定介质的吸收曲线

清华大学物理实验报告实验名称：用单色仪测定介质的吸收曲线系别：工业工程系班级：工82姓名：***学号：**********实验日期：2010.5.5一．实验目的1．了解单色仪的构造原理并掌握其使用；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；3．初步了解光电池的工作原理及其应用。

二．实验原理设有一束波长为λ，入射光强为0I 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5.2.1所示。

如果从界面1射回的反射光的光强为I R ，从界面1向介质内投射的光的光强为I 1，入射到界面2的光的光强为I 2，从界面2出射的透射光的光强为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0I I T T=12I I T i =这里的I 1、I 2、I R 、I T 是光在界面1和2上以及介质中多次反射投射的总效果。

通常，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。

T i 与λ的关系为透射曲线，在介质内部，T i =e −αd ，式中，α称为介质的线性吸收系数，与介质和入射光的波长都有关，α与波长的关系曲线称为吸收曲线。

设在单一界面上的反射率为R ，则透射光的光强为ddT e R e R I I αα22201)1(----=式中I T1，I T2，…分别表示光从界面2第一次透射，第二次透射……的光的光强。

ddT eR e R I I T αα22201)1(----==∴用两块厚度分别为d 1和d 2，d 2>d 1的试样，光谱外透射率分别为T 1和T 2)(222212122112)1()1(d d d d d d e e R e e R e T T ------≈--=ααααα 1221ln ln d d T T --=∴α12T T T i =本实验用光电池和微电流放大器测光强，在合适条件下，光电池输出的光电流与照射到它表面的光的强度成正比。

实验03 单色仪

实验3 单色仪单色仪是通常使用的基本光谱仪器。

WDP500---C 型光栅单色仪是用(几块)光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它可以把紫外、可见及红外三个光谱区的复合光分解为单色光。

如配备电子束激发器，X 射线激光器，光子激发器和高频等离子、辉光放电等稳定光源相配套，可以进行光谱化学分析，如原子吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱、激光光谱的定性及定量分析。

同时还可以进行物理量的测量,如测定接收元件的灵敏特性、滤光片吸收特性及光源的能谱分析、光栅的集光效率等。

介质对光的吸收、透射和反射通常与入射光的波长有关，介质的这种特性称为介质的光谱特性。

测量介质的光谱特性是光学测量及材料研究等方面的重要内容。

一．实验目的和教学要求1. 了解单色仪的构造原理并掌握其使用。

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。

二．实验原理当一束光入射到有一定厚度的介质平板上时，有一部分光被反射，另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0I 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射回的反射光的光强为R I ，从界面1向介质内透射的光的光强为1I ，入射到界面2的光的光强为2I ，从界面2出射的透射光的光强为T I ，则定义介质板的光谱外透射率T 和介质的光谱透射率i T 分别为0I I T (1) 12I I T i = (2) d图1 一束光入射到平板上这里的R I ,1I ,2I 和T I 都应该是光在界面1和界面2上以及介质中多次反射和透射的总效果。

通常，介质对光的反射，折射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。

这里为简单起见，对以上及以后的各个与波长有关的量都忽略波长标记，但都应将它们理解为光谱量。

光谱透射率i T 与波长λ的关系曲线称为透射曲线。

在介质内部（假定介质内部无散射），光谱透射率i T 与介质厚度d 有如下关系：iT =d e α- (3)式中，α称为介质的线性吸收系数，一般也称为吸收系数。

单色仪定标实验报告

单色仪定标实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过对单色仪的定标实验，掌握单色仪的原理和使用方法，以及了解单色仪的定标原理和步骤。

二、实验仪器和设备。

1. 单色仪。

2. 光源。

3. 样品。

三、实验原理。

单色仪是一种用于测量物质吸收、发射或透射光谱的仪器。

它通过将光分解成各个波长的组成部分，从而可以得到样品对不同波长光的吸收、发射或透射情况。

在定标实验中，我们需要确定单色仪的分辨率和灵敏度，以确保后续实验的准确性和可靠性。

四、实验步骤。

1. 准备工作，将单色仪和光源连接好，调节单色仪的波长范围和光强度。

2. 定标前的准备，将样品放入单色仪中，调节单色仪使其只通过一种波长的光。

3. 定标实验，记录样品对该波长光的吸收、发射或透射情况，然后逐步改变波长，记录各个波长下的光谱数据。

4. 数据处理，根据实验数据绘制光谱图，并分析样品在不同波长下的特性。

五、实验结果与分析。

通过实验，我们得到了样品在不同波长下的光谱数据，根据这些数据我们可以分析出样品对不同波长光的吸收、发射或透射情况，从而了解其特性和结构。

同时，我们也可以根据实验数据对单色仪的性能进行评估，确保其在后续实验中的准确性和可靠性。

六、实验总结。

通过本次实验，我们掌握了单色仪的定标原理和步骤，了解了单色仪在光谱测量中的应用，提高了实验操作能力和数据处理能力。

同时，也加深了对光谱仪器的理解，为今后的实验工作打下了坚实的基础。

七、实验感想。

本次实验让我深刻体会到实验操作的重要性，只有严格按照操作规程进行实验，才能得到准确可靠的数据。

同时，也要注重数据处理和结果分析，才能得出科学的结论。

希望今后能够继续努力，提高实验能力，为科学研究做出更大的贡献。

八、参考文献。

1. 《光谱学原理与仪器》。

2. 《实验室光谱分析技术手册》。

以上为本次单色仪定标实验的实验报告，谢谢阅读。

单色仪定标实验报告

单色仪定标实验报告单色仪定标实验报告引言：单色仪是一种用于测量光的波长和光谱分布的仪器。

在光学实验中，单色仪的准确性和稳定性对于获得可靠的实验结果至关重要。

本次实验旨在对单色仪进行定标，以确保其测量结果的准确性。

实验装置：本次实验所使用的装置包括：单色仪、光源、光电二极管、计算机等。

其中，单色仪是实验的核心设备，用于分离和选择特定波长的光线。

光源则提供光线，光电二极管用于接收并转化光信号，计算机用于显示和记录实验数据。

实验步骤：1. 准备工作在进行实验之前，首先需要对实验装置进行检查和准备。

确保单色仪的光路调节良好，光源的亮度适中，光电二极管的接收面干净无污染。

2. 单色仪的定标a. 设置初始波长将单色仪调至初始波长，通常选择可见光谱范围内的某个波长，如红光的波长为650nm。

通过旋转单色仪上的波长选择旋钮，将波长调至设定值。

b. 光电二极管的校准将光电二极管与单色仪相连，并将其输出信号连接至计算机。

在计算机上打开数据采集软件，选择合适的采样频率和采样时间。

然后，将单色仪的波长逐渐调整，记录下对应的光电二极管输出信号。

c. 构建定标曲线将记录下的波长和对应的光电二极管输出信号绘制成散点图。

通过对散点图进行拟合，得到定标曲线的数学表达式。

常见的拟合方法包括线性拟合、二次拟合等。

根据实际情况选择最合适的拟合方法。

d. 验证定标曲线选择几个已知波长的光源，将其光线通过单色仪，测量其光电二极管的输出信号。

将测量得到的输出信号代入定标曲线中，计算出对应的波长值。

与已知波长进行比较，验证定标曲线的准确性。

实验结果与讨论：通过以上步骤，我们成功地对单色仪进行了定标，并得到了相应的定标曲线。

在实验中，我们选择了红光、绿光和蓝光作为已知波长的光源进行验证。

实验结果显示，当红光的波长为650nm时，光电二极管的输出信号为1.23V；当绿光的波长为532nm时，输出信号为0.89V；当蓝光的波长为470nm时，输出信号为0.72V。

复旦大学物理实验(上) 单色仪的定标实验报告

颜色
λ/nm
TT
强紫1
404.66
403.55
强紫2
407.70
406.15
弱紫
410.01
410.10
弱蓝1
433.92
431.40
弱蓝2
434.75
433.90
强蓝
435.85
435.40
中青1
491.61
489.20
中青2
496.03
497.05
弱绿1
535.41
528.50
弱绿2
536.51
4.制作Δλ/Δs∼λ曲线
■在可见光范围内，以两条接近的谱线，作为一组线对。比如两条紫色谱线404.66nm和407.70nm，两条蓝色谱线433.92nm和435.85nm,两条青色谱线491.61nm和496.03nm，两条黄色谱线576.96nm和579.07nm,两条橙色谱线607.27nm和612.34nm,两条红色谱线671.64nm和690.75nm。测量时可将出射缝开的大些，转动鼓轮使各线对依次出现在读数显微镜中，用读数显微镜测出线对间距Δs，即可制作Δλ/Δs∼λ曲线。
3、会聚透镜尺寸和焦距有何要求？
答：最佳狭缝宽度为：an=0.86λ/fD。其中f为抛物镜的焦距，D是由光栅和透镜的口径限制的光束的直径。所以f、D不能过小。
4、棱镜单色仪和光栅单色仪有何不同？
答：光栅单色仪适用范围更广，可到达短波，色散性能要优于棱镜。
参考文献：
1、《基础物理实验》沈元华，陆申龙高等教育出版社
3.制作TT∼λ曲线
■用高压汞灯作光源，按上述实验内容1调整好光路后，用读数显微镜在出射缝出观察谱线。实验时，将入射缝开的窄些（以看到的谱线清晰细锐为准），出射缝适当开的大些（约1mm），在显微镜中可以同时看到几条谱线和出射缝的两边的刀口，根据谱线颜色，间距和强弱等特征，可辨认各条谱线。（实验室备有高压汞灯光谱图）。是读数显微镜准线对准出射缝中心，转动鼓轮（注意顺着一个方向转动，如从红到紫），依次使各光谱线中心对准显微镜的准线，记下鼓轮读数（TT）与对应的波长（λ）。（如用光栅单色仪，这里的鼓轮读数TT对应于其上给出的波长）。

大学基础物理实验报告-单色仪