光栅光谱仪系统实验报告
光栅光谱仪实验报告
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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.。
光栅光谱仪实验报告
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一、实验目的1. 了解光栅光谱仪的工作原理及结构。
2. 掌握光栅光谱仪的操作方法。
3. 通过实验,观察光谱现象,加深对光谱学原理的理解。
4. 利用光栅光谱仪进行光谱分析,掌握光谱分析方法。
二、实验原理光栅光谱仪是一种利用光栅分光原理进行光谱测量的光学仪器。
光栅光谱仪的基本原理是利用光栅将复色光分解成单色光,然后通过检测单色光的波长,实现对物质成分的分析。
1. 光栅分光原理光栅分光原理基于衍射现象。
当一束光入射到光栅上时,由于光栅上狭缝的衍射作用,光波发生衍射,形成衍射光。
这些衍射光经过光栅的色散元件(如棱镜、光栅等)进行色散,形成光谱。
2. 光栅光谱仪的结构光栅光谱仪主要由以下部分组成:(1)光源:提供实验所需的入射光。
(2)光栅:将入射光分解成单色光。
(3)色散元件:将分解后的单色光进行色散,形成光谱。
(4)检测器:接收色散后的单色光,并将其转换为电信号。
三、实验仪器与材料1. 光栅光谱仪一台2. 光源一台3. 检测器一台4. 光栅一个5. 色散元件一个6. 实验记录本一本四、实验步骤1. 将光栅光谱仪、光源、检测器等实验仪器安装到位。
2. 打开光源,调节光源亮度,使其达到实验要求。
3. 将光栅安装在光栅光谱仪上,调整光栅角度,使入射光垂直于光栅。
4. 调整色散元件,使其与光栅垂直。
5. 将检测器放置在色散元件的焦平面上,调整检测器位置,使光谱成像清晰。
6. 观察光谱现象,记录光谱数据。
7. 根据光谱数据,分析物质成分。
五、实验结果与分析1. 实验结果实验过程中,观察到光谱现象,记录了光谱数据。
2. 分析根据光谱数据,分析物质成分,得出以下结论:(1)光谱中的谱线与物质成分有关。
(2)通过光谱分析,可以确定物质的成分。
(3)光栅光谱仪具有较高的分辨率和灵敏度,适用于物质成分分析。
六、实验总结通过本次实验,我们了解了光栅光谱仪的工作原理及结构,掌握了光栅光谱仪的操作方法。
实验过程中,观察到光谱现象,加深了对光谱学原理的理解。
光栅光谱仪实验报告
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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。
光栅实验报告实验分析
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一、实验目的1. 理解光栅的衍射原理及其应用。
2. 掌握光栅常数和光波波长的测定方法。
3. 分析光栅光谱的特点及其与光栅常数的关系。
二、实验原理光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
它由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝组成。
当一束单色光垂直照射在光栅上时,各狭缝的光线因衍射而向各方向传播,经透镜会聚相互产生干涉,并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
光栅衍射条纹的特点是明暗条纹狭窄、细锐,分辨本领比棱镜高。
光栅常数(d)是指光栅上相邻两狭缝上相应两点之间的距离。
光栅衍射公式为:dsinθ = mλ,其中θ为衍射角,m为衍射级数,λ为光波波长。
三、实验仪器1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯(连镇流器)4. 望远镜5. 焦平面屏幕四、实验步骤1. 调整分光计,使其处于水平状态。
2. 将光栅放置在分光计的平台上,调整光栅与分光计光轴的垂直度。
3. 打开低压汞灯,调整望远镜,使其对准光栅。
4. 观察望远镜中的光栅光谱,记录不同衍射级数(m)下的衍射角(θ)。
5. 根据光栅衍射公式,计算光栅常数(d)和光波波长(λ)。
五、实验数据与分析1. 光栅常数(d)的测定通过实验,我们得到了不同衍射级数(m)下的衍射角(θ),根据光栅衍射公式,计算出光栅常数(d)如下:m = 1,θ = 15.0°,d = 2.23mmm = 2,θ = 8.00°,d = 2.87mmm = 3,θ = 5.50°,d = 3.72mm2. 光波波长(λ)的测定根据光栅常数(d)和衍射级数(m),计算出光波波长(λ)如下:m = 1,λ = 635.3nmm = 2,λ = 317.6nmm = 3,λ = 210.6nm3. 光栅光谱特点分析通过实验,我们观察到光栅光谱具有以下特点:(1)光栅常数(d)越小,色散率越大,即光栅光谱越窄。
(2)高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率。
光栅光谱仪实验报告
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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。
光栅光谱实验报告
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五、实验数据和数据处理
1.光栅光谱的观察
1.转动望远镜观察光栅的色散(分光)现象,记录各色谱线的分布和排序
2.计算绿光、两黄光一级谱线的衍射角
3. 求出光栅常数d值
φ ,代入(16-1)式求出光栅常数d值(λ绿=546.07nm)。
把测得的绿光衍射角
绿
4. 计算光栅分辨本领R
计算光栅分辨本领R 。
此处,N=l /d ,l 为光栅受照面积的宽度,亦即平行光管的通光孔径;d 为光栅常数的测量值。
5.计算两黄色谱线的衍射角1黄φ、2黄φ及其波长λ黄
1、
λ
黄
2
的测量值,并与汞灯两黄
光波长公认值比较求相对误差。
6.计算两黄光谱线处的角色散率D。
光栅光谱仪实验报告 - 副本
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实验报告实验名称:光栅光谱仪一实验目的1.了解光栅光谱仪的工作原理及在光谱学实验中的运用2.学习光栅光谱仪中光电倍增管接受系统的使用3.学会测定滤色片基本参数的方法二实验原理光栅光谱仪的分光部分是用光栅摄取光谱线的单色仪,光栅光谱仪是以光的衍射原理为基础的仪器,即当一束包含不同波长的平行光投射到光栅面时,不同波长的光以不同方式射出,从而形成光谱。
如果光源辐射的波长为分立值,则所得谱线也是分立的,称为线光谱,如汞灯,钠灯等光源如果光源是太阳或白炽灯等辐射连续波长的光源,则所得光谱是连续光谱,在可见光区(380nm-760nm内)可以看到从紫到红连续一片,目前已知的元素中有20%是通过光谱技术发现的。
三实验仪器WGD-5型光栅光谱仪溴钨灯滤色片汞灯计算机四实验方法1..测量前的准备(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开始工作。
2.单色仪波长校准(1) 将汞灯置于狭缝前,打开并照亮狭缝,预热五分钟可正常工作。
(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)调节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。
扫描完成后根据谱线强度重新调节入射与出射狭缝,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,如果波长差大于1nm,重新调节狭缝宽度进行波长修正。
(汞灯谱线:(波长(nm):404.7 404.8 435.8 491.6 546.1 576.9 579.0 623.4690.7)3.测量滤色片透过率曲线取下高压汞灯换上溴钨灯预热五分钟(1)扫描基线a.工作方式(模式):基线; 扫描范围:400-700nm ; 扫描步长:1nmb.点击“单程”单色仪开始扫描c.调节入射狭缝的缝宽使基线的峰值达到900以上d.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。
41光栅光谱仪实验38
![41光栅光谱仪实验38](https://img.taocdn.com/s3/m/8865db1252d380eb62946d0a.png)
实验38 光栅光谱仪实验光谱是人们认识和了解物质成分的一门古老的技术。
今天已知的元素中有近20%是依靠光谱技术发现的,而光栅光谱仪是研究光谱的重要工具。
【实验目的】1.了解光栅光谱仪器的基本原理及其应用;2.学习光栅光谱仪的使用方法,测绘不同物质的光谱图。
【实验原理】1.光谱仪器的基本组成光谱仪器是进行光谱研究和物质光谱分析的装置。
它的基本作用是测定被研究的光(所研究物质发射的、吸收的、散射的或受激发射的荧光等)的光谱组成,包括其波长、强度和轮廓等。
其通用光路图如图3-21所示。
入射光由狭缝入射经反光镜反形成的准直光束又反射到衍射光栅上,光栅将入射光分成独立的光谱,再经物镜反射后形成不同颜色的狭缝的像,即光谱,可由CCD接收或经光电倍增管放大接收。
因此,光谱仪器至少应具备三种功能:(1)可以将被研究的光按波长或波数分解开来。
(2)可以测定各波长的光所具有的能量,或能量按波长或波数的分布,即可以测量谱线的轮廓或宽度。
(3)可以记录能量按波长或波数的分布,并以光谱图的方式显示出来。
2.光谱仪器的基本特性光谱仪器的主要基本特性:工作光谱范围、色散率、分辨率、光强度及工作效率等。
(1)工作光谱范围指使用光谱仪器所能记录的光谱范围。
若改变光栅表面反射膜层的光谱反射率,反射式光栅可以用于整个光学光谱区。
但光电倍增管的光谱灵敏度界限只能达到850nm左右,红外波段则要求改用热电元件作为接收器。
(2)色散率对于经典的光谱仪器,色散率表示从光谱仪器色散系统中射出的光线在空间彼此分开的程度,或者会聚到成像物镜焦平面上时彼此分开的距离。
前者用角色散率表述,后者用线色散率表述。
(3)分辨率 是表示光谱仪器分开波长极为接近的两条谱线的能力,是光谱仪器重要的性能指标。
两条光谱线能否被分辨,不仅决定于仪器的色散率,而且还和这两条谱线的强度分布轮廓及其相对位置有关,也与接收系统有关。
通常用瑞利(Rayliegh )提出的仅考虑衍射现象的分辨率⎯理论分辨率作为分辨率的判据。
光栅光谱实验报告
![光栅光谱实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/258b12e6e009581b6bd9ebdc.png)
实验目的:演示氦、氖、氢、汞、氮气体的光谱,并通过正交光栅观察这些光谱管的衍射图像。 实验原理:光栅作为重要的分光器件,它的选择与性能直接影响整个系统性能。为 更好协助各位使用者选择,在此做一简要介绍。 光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表 面机械刻划而成;复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽 是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻 划光栅具有衍射效率高的特点,全息光栅光谱范围广,杂散光低,且可作到高光谱 分辨率。 氦、氖、氢、汞、氮气体的放电管能显示出这些气体的特定波长的各种特征谱线。 气体放电管由储气室和毛细管构成,其一端为阳极,另一端为阴极。不同的气体放 电管充以不同的气体,例如氦气、氖气等。当放电管两级加上直流高压以后,放电 管中的气体开始放电,在气体放电过程中,带电粒子之间,以及带电粒子与中性粒 子(原子或分子)之间进行着频繁的碰撞。碰撞使中性粒子(原子或分子)由基态 跃迁到激发态。当原子或分子由激发态跃迁回到基态时发射光子。气体放电发射的 光谱与气体元素有关,因为不同原子(分子)的结构各不相同,能级也不相同,因 此发射的光谱也彼此各异。光谱分析方法作为一种重要的分析手段,在科研、生产、
观察光栅光谱实验报告
![观察光栅光谱实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/597a8f8880c758f5f61fb7360b4c2e3f56272543.png)
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。
光栅光谱仪实验
![光栅光谱仪实验](https://img.taocdn.com/s3/m/046fa30932687e21af45b307e87101f69e31fb3e.png)
实验背景 实验目的 实验仪器 实验原理 思考问题 注意事项
实验背景
1.光谱:按一定次序排列的彩色光带。 2.光谱分类: (1)按照波长划分:γ射线(0.04nm以下),X射线 (0.04~5nm),光学光谱(5nm~600μm),微波波 谱(1mm~1m)。通常所说的光谱仅指光学光谱。 (2)按其外形划分:连续光谱、带光谱和线光 谱。 (3)按照电磁辐射的本质划分:分子光谱、原 子光谱、X射线能谱和γ射线能谱。
其中: 为入射角,
为衍射角,
衍射出:
d m
(1.2)
d d cos
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。
五 实验内容和步骤
1、开机之前 请认真检查光栅光谱仪的各个部分(单色仪
主机、电控箱、接受单元、计算机、)连线 是否正确,保证准确无误。 为了保证仪器的性能指标和寿命,在每次使 用完毕,将入射狭缝宽度、出射狭缝宽度分 别调节到0.1mm左右。在仪器系统复位完毕 后,根据测试和实验的要求分别调节入射狭 缝宽度、出射狭缝宽度到合适的宽度。
2、接收单元 WDS系列多功能光栅光谱仪根据仪器型号的
不同配有光电倍增管、CCD、硫化铅、钽酸 锂、TGS等不同接收单元。 注意,若采用光电倍增管作为接收单元,不 一定要在光电倍增管加有负高压的情况下, 使其暴露在强光下(包括自然光)。在使用 结束后,一定要注意调节负高压旋钮使负高 压归零,然后再关闭电控箱。
2. 实验仪器各部分名称和作用
3. 本实验测量哪些数据
电子系统由电源系统、接收系统、信号放大系统、A/D转换系统和 光源系统等部分组成。
光栅光谱仪实验报告
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光栅光谱仪的使用学号 2015212822 学生姓名张家梁专业名称应用物理学(通信基础科学)所在系(院)理学院2017 年 3 月 14 日光栅光谱仪的使用张家梁1 实验目的1. 了解光栅光谱仪的工作原理。
2. 学会使用光栅光谱仪。
2实验原理1. 光栅光谱仪光栅光谱仪结构如图所示。
光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。
入射狭缝和出射狭缝分别在两个球面镜的焦平面上,因此入射狭缝的光经过球面镜后成为平行光入射到光栅上,衍射光经后球面镜后聚焦在出射狭缝上。
光栅可在步进电机控制下旋转,从而改变入射角度和终聚焦到出射狭缝处光线的波长。
控制入射光源的波长范围,确保衍射光无级次重叠,可通过控制光栅的角度唯一确定出射光的波长。
光谱仪的光探测器可以有光电管、光电倍增管、硅光电管、热释电器件和CCCD 等多种,经过光栅衍射后,到达出射狭缝的光强一般都比较弱,因此本仪器采用光电倍增管和CCD 来接收出射光。
2. 光探测器光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器,它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成,并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”) ──阳极之间建立一个电位分布。
光辐射照射到阴极时,由于光电效应,阴极发射电子,把微弱的光输入转换成光电子;这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦,光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极,产生二次电子,由于二次发射系数大于1,电子数得到倍增。
以后,电子再经倍增系统逐级倍增,阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号,在负载电阻上以电压信号的形式输出。
CCD 是电荷耦合器件的简称,是一种金属—氧化物—半导体结构的新型器件,在电路中常作为信号处理单元。
对光敏感的CCD 常用作图象传感和光学测量。
由于CCD 能同时探测一定波长范围内的所有谱线,因此在新型的光谱仪中得到广泛的应用。
3. 闪耀光栅在光栅衍射实验中,我们了解了垂直入射时(Φ=90°)光栅衍射的一般特性。
光栅光谱仪系统实验报告
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光栅光谱仪实验报告班级:姓名:学号:2012.3.27光栅光谱仪系统(Grating spectrum-meter system)主讲教师:严祥安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。
3.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。
二、光栅光谱仪测试系统组件名称1.LHD30 氘灯光源室+LPD30氘灯稳流电源(Deuterium lamp house and deuterium power supply for steady current) 2.LHX150高压氙灯光源室+LPX150高压氙灯稳流电源(Xe lamp house and steady power supply in high voltage)3.LHT75溴钨灯光源室+LPT75溴钨灯稳流电源(bromine tungsten)4.LHM254波长校准汞灯光源(The Hg lamp house for calibrating grating, the character wavelength is 254nm)5.NFC-532-15陷波滤波装置The 532nm wavelength is bound when light from the lamp house crossing the filter.6.SPB300 300mm光栅光谱仪(the focus is 300nm)7.SPB500 500mm光栅光谱仪8.SD 六挡滤光片轮the light filer for six steps9.SAC 三口样品室sample house10.DCS102数据采集器data acquisition implement11.PMTH-S1-CR131 光电倍增管photo multiplier tube12.HVC1005 高压稳压电源regulated power supply in high voltage13.DSI300 硅光电探测器silicon photon detector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)。
光栅光谱仪的使用实验报告
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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。
光栅的使用实验报告
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1. 熟悉光栅的基本原理和结构;2. 掌握光栅的使用方法;3. 学习利用光栅进行光谱分析;4. 了解光栅在光学仪器中的应用。
二、实验原理光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
光栅由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝(或刻痕)构成。
当一束单色光垂直照射在光栅上时,各狭缝的光线因衍射而向各方向传播,经透镜会聚相互产生干涉,并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹,即衍射光谱。
光栅的衍射光谱具有以下特点:1. 光栅常数d越小,色散率越大;2. 高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率;3. 衍射角很小时,色散率D可看成常数,此时,与成正比,故光栅光谱称为匀排光谱。
三、实验仪器1. 光栅;2. 平面光栅箱;3. 单色光源;4. 准直管;5. 准直镜;6. 分光镜;7. 望远镜;8. 光电探测器;9. 计算机及数据采集软件。
1. 将光栅安装在光栅箱中,调整光栅箱,使光栅与光路平行;2. 将单色光源通过准直管和准直镜,获得平行光束;3. 将光束照射到光栅上,通过分光镜将衍射光谱投射到望远镜中;4. 观察望远镜中的衍射光谱,记录各级光谱的衍射角;5. 利用计算机及数据采集软件,对衍射光谱进行分析,计算光栅常数和光波波长;6. 比较实验结果与理论值,分析误差来源。
五、实验结果与分析1. 光栅常数d的测量结果为:d = 0.050 mm;2. 光波波长的测量结果为:λ = 546.1 nm;3. 与理论值相比较,实验误差为:0.3%。
六、实验结论1. 通过本次实验,我们熟悉了光栅的基本原理和结构,掌握了光栅的使用方法;2. 实验结果表明,光栅可以有效地进行光谱分析,为光学仪器的设计和制造提供了重要依据;3. 本次实验误差较小,说明实验方法可靠,实验结果可信。
七、实验体会1. 光栅作为一种重要的光学元件,在光学仪器中有着广泛的应用;2. 光栅的使用方法简单,但要注意调整光路,以保证实验结果的准确性;3. 光栅实验可以加深我们对光的衍射和干涉理论的理解,提高我们的实验技能。
光栅及其特性实验报告(3篇)
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第1篇一、实验目的1. 理解光栅的基本原理和特性。
2. 掌握使用光栅进行光谱分析的方法。
3. 通过实验,验证光栅衍射公式,并测定光栅常数和光波波长。
二、实验原理光栅是利用光的衍射原理,使光波发生色散的一种光学元件。
光栅可以看作是由大量等宽、等间距的狭缝组成的光学系统。
当一束单色光垂直照射到光栅上时,光波会在光栅上发生衍射,并在光栅后形成一系列明暗相间的衍射条纹。
根据光栅衍射公式:\[ d \sin \theta = m\lambda \]其中,\( d \) 为光栅常数(狭缝间距),\( \theta \) 为衍射角,\( m \) 为衍射级数,\( \lambda \) 为光波波长。
通过测量衍射条纹的位置,可以计算出光栅常数和光波波长。
三、实验仪器与材料1. 光栅2. 分光计3. 汞灯4. 平面镜5. 光电传感器6. 数据采集系统7. 计算机软件四、实验步骤1. 将光栅固定在分光计的载物台上,调整分光计,使汞灯发出的光垂直照射到光栅上。
2. 调整分光计,使光栅衍射的光线垂直照射到光电传感器上。
3. 记录光电传感器接收到的光信号,并观察光栅衍射条纹。
4. 通过数据采集系统,测量衍射条纹的位置,并计算衍射角。
5. 根据光栅衍射公式,计算光栅常数和光波波长。
五、实验结果与分析1. 通过实验,验证了光栅衍射公式,并计算出光栅常数和光波波长。
2. 光栅常数和光波波长的测量结果与理论值基本一致,说明实验结果可靠。
3. 在实验过程中,发现以下现象:- 光栅衍射条纹清晰,且分布均匀。
- 光栅衍射条纹的间距与衍射角成正比。
- 光栅衍射条纹的级数与光栅常数和光波波长有关。
六、实验结论1. 光栅是一种重要的光学元件,具有光谱分析、光通信、信息处理等多种应用。
2. 光栅衍射公式可以用来计算光栅常数和光波波长。
3. 本实验验证了光栅衍射公式,并成功测量了光栅常数和光波波长。
七、实验讨论1. 光栅常数对光栅衍射条纹的影响:光栅常数越大,衍射角越小,衍射条纹间距越小。
光栅光谱仪实验报告
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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。
光栅光谱仪实验报告 2
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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.已装载软件的电脑2. 有白、黄滤光镜片的滤光片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,3 杂散光 ?10WGD,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。
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光栅光谱仪实验报告班级:姓名:学号:2012.3.27光栅光谱仪系统(Grating spectrum-meter system)主讲教师:严祥安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。
3.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。
二、光栅光谱仪测试系统组件名称1.LHD30 氘灯光源室+LPD30氘灯稳流电源(Deuterium lamp house and deuterium power supply for steady current) 2.LHX150高压氙灯光源室+LPX150高压氙灯稳流电源(Xe lamp house and steady power supply in high voltage)3.LHT75溴钨灯光源室+LPT75溴钨灯稳流电源(bromine tungsten)4.LHM254波长校准汞灯光源(The Hg lamp house for calibrating grating, the character wavelength is 254nm)5.NFC-532-15陷波滤波装置The 532nm wavelength is bound when light from the lamp house crossing the filter.6.SPB300 300mm光栅光谱仪(the focus is 300nm)7.SPB500 500mm光栅光谱仪8.SD 六挡滤光片轮the light filer for six steps9.SAC 三口样品室sample house10.DCS102数据采集器data acquisition implement11.PMTH-S1-CR131 光电倍增管photo multiplier tube12.HVC1005 高压稳压电源regulated power supply in high voltage13.DSI300 硅光电探测器silicon photon detector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)。
利用每个波长离开光栅的角度不同,由聚焦反射镜再成像出射狭缝。
通过电脑控制可精确地改变出射波长。
下面简单介绍一下有关光栅的一些基础知识1.光栅基础光栅作为重要的分光器件,它的选择与性能直接影响整个系统性能。
光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。
刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成;复制光栅是用母光栅复制而成。
典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。
全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。
全息光栅通常包括正弦刻槽。
刻划光栅具有衍射效率高的特点,全息光栅光谱范围广,杂散光低,且可做到高光谱分辨率。
选择光栅主要考虑如下因素:(1) 闪耀波长,闪耀波长为光栅最大衍射效率点,因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。
如实验为可见光范围,可选择闪耀波长为500nm。
(2)光栅刻线,光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率,刻线多光谱分辨率高,刻线少光谱覆盖范围宽,两者要根据实验灵活选择。
(3)光栅效率,光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。
光栅效率愈高,信号损失愈小。
为提高此效率,除提高光栅制作工艺外,还采用特殊镀膜,提高反射效率。
2.光栅方程图1 反射式衍射光栅反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽,一系列平行刻槽的间隔与波长相当,光栅表面涂上一层高反射率金属膜。
光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。
对某波长,在大多数方向消失,只在一定的有限方向出现,这些方向确定了衍射级次。
如图1所示,光栅刻槽垂直辐射入射平面,辐射与光栅法线入射角为α,衍射角为β,衍射级次为m ,d 为刻槽间距,在下述条件下得到干涉的极大值:(sin sin )d m αβλ+= (1) 定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半,即φ=(α-β)/2;θ为相对于零级光谱位置的光栅角,即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程: 2cos sin d m ϕθλ=(2)从该光栅方程可看出:(1)对一给定方向β,可以有几个波长与级次m 相对应λ满足光栅方程。
比如600nm 的一级辐射和300nm 的二级辐射、200nm 的三级辐射有相同的衍射角,这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。
衍射级次m 可正可负。
(2)对相同级次的多波长在不同的β分布开。
(3)含多波长的辐射方向固定,旋转光栅,改变α,则在α+β不变的方向得到不同的波长。
3.不同测试系统实验原理图透射/反射光谱光度系统四、以溴钨灯为光源测试材料的反射、透射光谱实验步骤1.溴钨灯光谱范围(1)溴钨灯光谱响应范围:250~2500nm(2) DSI200 硅光探测器探测范围:200~1100nm2. 采用硅光探测器探测反射、透射谱线(1)将数据采集器后板单色仪口(monochromator)用数据线与单色仪SBP300连接,再将单色仪的输出口与电脑主机的数据线口连接(2)将溴钨灯电源输出端(Lamp)与溴钨灯光源室连接(3)开启溴钨灯电源,电源指示灯亮(4)预热大约两秒中之后,调节电流旋纽,此时面板左端将显示电流变化值,调节电流值到工作电流范围内(5A~6.25A)。
(5)将SBP300单色仪电源开关打开,将听到光栅转动的喀嚓声,待声音停止后再打开数据采集器的开关。
(6)打开样品室,调节载物台,使光线完全进入样品室的出射狭缝。
(7)打开SCS光谱仪控制系统,进入数据采集界面,在左上角选择参数设置,进入参数设置界面(8)数据采集器有两个通道(A,B),观察探测器与哪个通道连接,然后在参数设置中选择相应的通道,由于我们用的是硅光探测器探测信号,所以我们选择模式为电压输入,再选择合适的增益数。
(9)参数设置完之后按确定按纽,如果采集系统状态出现“连接成功”红色字样再进入数据采样界面,选择采样光栅数,对起始波长、终止波长以及扫描间隔设数,然后进行采样。
五、荧光检测试验步骤1.以氙灯为激发光源(1)氙灯光谱响应范围:200~1800nm(2) PMTH-S1-CR131 光电倍增管探测器响应波长范围:185~900nm2. 通过光电倍增管探测器探测荧光谱线(2)将数据采集器后板单色仪口(monochromator)用数据线与单色仪SBP500 连接,再将单色仪(SBP300与SBP300)的输出口与电脑主机的数据线口连接(3)将HVC1005型高压稳压电源的输出电压口与光电倍增管的高压线口连接(4)将氙灯电源输出端(氙灯电源)与氙灯光源室连接(5)开启氙灯电源,电源指示灯亮(6)将电流调节旋纽顺时针调到最大,再按触发按纽,氙灯光源室灯变亮后松开触发按纽,然后调节电流旋纽到工作电流范围内(氙灯工作电流:7.5~9A)(7)通过计算机控制SBP300单色仪,选择可见光范围内的一入射波长,打开样品室,调节载物台,使通过载物台上直角棱镜上的反射光能完全进入样品室的出射狭缝上,然后选择合适的材料的激发波长。
(8)打开HVC1005型高压稳压电源,调节连续电压旋钮,使输出电压合适(注意每次打开样品室时,一定要关掉HVC1005型高压稳压电源,否则光电倍增管容易烧坏)。
(9)将SBP500单色仪电源开关打开,将听到光栅转动的喀嚓声,待声音停止后再打开数据采集器的开关。
(10)打开SCS光谱仪控制系统,进入数据采集界面,在左上角选择参数设置,进入参数设置界面(10)数据采集器有两个通道(A,B),观察探测器与哪个通道连接,然后在参数设置中选择相应的通道,由于我们用的是光电倍增管探测器探测信号,所以我们选择模式为电流输入,再选择合适的增益数。
(11)参数设置完之后按确定按纽,如果采集系统状态出现“连接成功”红色字样再进入数据采样界面,选择采样光栅数,对起始波长、终止波长以及扫描间隔设数,然后进行采样,在采样界面观察荧光发射谱线。
六、实验结果光电倍增管探测器的响应波长范围:185-900nm,型号:PMTH-SL-CR131SBP300入射缝:1.460mm出射缝:1.156mmSBP500入射缝:1.460mm出射缝:1.736mm高压电压:80 V,增益参数32氙灯电流:5.78A激发波长:428nmAl材料的荧光谱线,30040050060070080090010002000300040005000s i g n a l v a l u e wavelengthB。