光學(xué)測(cè)量中的問題和注意事項(xiàng)

光學(xué)測(cè)量中的問題和注意事項(xiàng),測(cè)量分類,光學(xué)參數(shù)的測(cè)量邁克爾遜實(shí)驗(yàn)光學(xué)參量的應(yīng)用測(cè)量超聲光柵應(yīng)用反射式全息片的拍攝氣體發(fā)射光譜探測(cè)光學(xué)設(shè)計(jì)初步吸收光譜探測(cè)散射全息技術(shù),實(shí)驗(yàn)組件排列示意圖,實(shí)驗(yàn)中的問題,光學(xué)系統(tǒng)的組成光學(xué)單元：光學(xué)表面的保護(hù)：專用的鏡頭紙以及洗耳球?qū)嶒?yàn)操作注意事項(xiàng)：手以及非專用工具不能直接接觸光學(xué)表面機(jī)械部件精密位移結(jié)構(gòu)：行程不可過度使用重復(fù)精度：需要單程定標(biāo)機(jī)械低頻阻尼振動(dòng)：平臺(tái)需要減震以及必要的自行減震設(shè)計(jì)電子單元響應(yīng)度：靈敏度：響應(yīng)速率：,光柵光譜儀與OMA,內(nèi)容,一、引言：介紹光譜儀的基本情況二、OMA：說明什么是OMACCD的知識(shí)三、WGD6型光譜儀：結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)四、WGD6在教學(xué)中的應(yīng)用：Na原子光譜五、其它：其它相關(guān)譜儀,一、引言,電磁波的強(qiáng)度作為波長(zhǎng)或頻率的函數(shù)即為所謂波譜。在電磁波譜中，一般將波長(zhǎng)從110-21103m的譜段稱為光學(xué)光譜。光學(xué)光譜又可進(jìn)一步分為：真空紫外:110-2210-1m近紫外可見：210-1710-1m近紅外：710-11100m其它波段的電磁波譜有：譜，X射線譜，電子順磁共振譜，核磁共振波譜特別是光譜是研究物質(zhì)成份和結(jié)構(gòu)的重要手段。,光譜儀的構(gòu)成,光譜儀一般由5部分構(gòu)成：,1.光源,2.照明準(zhǔn)直,3.分光,4.成像,5.接收,原子發(fā)光和吸收分子吸收喇曼散射熒光激光氙燈鎢燈,物質(zhì)（棱鏡）衍射（光柵）干涉（FP）付氏,直讀照相光電CCDCMOS,光譜儀追求的目標(biāo),分開不同波長(zhǎng)的光：波長(zhǎng)分辨本領(lǐng)記錄不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度：強(qiáng)度分辨本領(lǐng)時(shí)間分辨本領(lǐng)效率價(jià)格,二、OMA(OpticalMultichannelAnalyzer),OMA廣義指能同時(shí)測(cè)量多種波長(zhǎng)的光強(qiáng)的光譜系統(tǒng)，狹義指以CCD（CMOS）作光強(qiáng)讀出系統(tǒng)的光譜儀。主流讀出系統(tǒng)的演變：直讀（單通道，強(qiáng)度分辯本領(lǐng)極低，無時(shí)間分辨）攝譜（多通道，強(qiáng)度分辯本領(lǐng)較低，無時(shí)間分辨，低效）光電（單通道，強(qiáng)度分辯本領(lǐng)高，無時(shí)間分辨，低效）CCD（多通道，強(qiáng)度分辯本領(lǐng)高，時(shí)間分辨，高效）,CCD(Charge-CoupledDevice),結(jié)構(gòu)：金屬-氧化物-半導(dǎo)體工作原理：反型層非平衡存儲(chǔ)電荷包光子產(chǎn)生電子-空穴對(duì)以電荷數(shù)量表示光強(qiáng)用系列脈沖將電荷送出,電荷包的傳出示意圖,CCD的主要性能指標(biāo),象元數(shù)：2048象元尺寸：10總尺寸：2cm動(dòng)態(tài)范圍:212光譜范圍:紫外至近紅外馳豫時(shí)間:數(shù)十秒象元均勻性：,CCD優(yōu)點(diǎn),自掃描光譜范圍寬體積小功耗低壽命長(zhǎng)使用中的問題：基線0壞象元-無光照有峰,三、WGD6型OMA,結(jié)構(gòu)見右圖光柵作色散元件步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)正弦機(jī)構(gòu)CCD測(cè)量光強(qiáng)微機(jī)控制、采集,Czerny-Turner結(jié)構(gòu)和正弦機(jī)構(gòu)2dcossin=nsin=x/Lx光譜范圍由閃耀波長(zhǎng)b定2/3b2bb=500nm333nm1000nm理論分辨本領(lǐng)R=/=kNk=1,L=50mm,600/mm,R=30000.=500nm,=0.017nm,色散部分,CCD象元尺寸：1414m中心距14m象元數(shù)：2048個(gè)象元尺寸：28.672mm動(dòng)態(tài)范圍：4096光譜范圍：0.31m與光柵的相當(dāng)儀器分辯率成像透鏡焦距：F=302mm刻痕密度：600/mm線色散為：5.55nm/mmCCD分辨率為:0.077nm實(shí)際分辨率由象差、縫寬、象元尺寸確定整機(jī)波長(zhǎng)分辨率不優(yōu)于：0.077nm光柵分辨率0.017nm為達(dá)到0.077nm縫寬應(yīng)14m即0.014mm單幅波長(zhǎng)范圍為:158nm不能覆蓋整個(gè)光譜范圍,優(yōu)點(diǎn)：速度快N倍可測(cè)一譜帶無機(jī)械掃描系統(tǒng)對(duì)光源穩(wěn)定性要求低可測(cè)動(dòng)態(tài)光譜（時(shí)間分辨）動(dòng)態(tài)范圍：4096,課前討論,為何棱鏡逐步被光柵取代？光柵與棱鏡的比較：,四、教學(xué)實(shí)例：Na原子光譜,為什么要定標(biāo)？光譜儀精度為：0.4nm重復(fù)性為：0.2nm均大于0.077nm盡管原則上光柵光譜可以直接給出波長(zhǎng)值，但其中要涉及光柵角位置、狹縫位置、光柵常數(shù)、成像透鏡焦距、CCD位置等眾多因素，會(huì)引入相當(dāng)大的誤差。定標(biāo)能消除上述各種因素帶來的誤差使波長(zhǎng)精度達(dá)0.1nm。定標(biāo)方法是固定光柵位置，用己知波長(zhǎng)的光源來確定波長(zhǎng)與道數(shù)之間的關(guān)系。最佳定標(biāo)策略：擬合公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誰更可靠？如擬合公式可靠：盡可能多的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。如實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠：盡可能靠近又恰能夾住待測(cè)譜線的兩條標(biāo)準(zhǔn)譜線線性擬合。,主要問題,狹縫照明：均勻照明二級(jí)衍射識(shí)別：濾波標(biāo)準(zhǔn)譜線的辨認(rèn)：波長(zhǎng)與譜線位置近似線性弱譜線的測(cè)量：重復(fù)測(cè)量疊加譜峰讀出：定標(biāo)與測(cè)量統(tǒng)一,其它應(yīng)用,發(fā)射光譜：測(cè)量各種光源的波長(zhǎng)和光譜分布吸收光譜：固體干涉濾光片、色玻璃、薄膜材料等液體吸收系數(shù)散射光譜液體熒光光譜分布,六、WGD-8型光譜儀,特點(diǎn)F=500mm光柵為1/2400L=70mm分辨率R提高了5.6倍R=168000=300nm,=0.0017nm=500nm,=0.0029nm=600nm,=0.0036nm線色散提高了5/34=6.7倍D=0.83nm/mm如狹縫為0.01mm則可分辨0.008nm的譜線,狹縫對(duì)分辨率的影響,由于衍射的作用狹縫不是越狹分辨率就越高儀器的孔徑光闌為D，由它引起的衍射角為/D，若焦距為F，則其寬度為F/D定義簡(jiǎn)約寬度uu=aD/Fa=uF/DF/D=7,=0.5m,a=3.5umu=1a=3.5mR=0.65R0=109000=0.0045nm,用途測(cè)H、D光譜H656.280486.133434.047410.174D656.100485.999433.928410.062從上述數(shù)據(jù)可得到RH、RD和電子與質(zhì)子之質(zhì)量比/Hme/2MP測(cè)Na光譜的雙線定出量子缺s、p、d、f616.072589.593568.892515.365498.287615.421588.996568.262514.910497.8612:1銳1:2主4:6漫2:1銳4:6漫475.189466.860330.294285.302474.802466.468330.234285.2832:1銳4:6漫1:2主1:2主,實(shí)驗(yàn)測(cè)量中的注意事項(xiàng),實(shí)驗(yàn)的全真記錄！數(shù)據(jù)表格的即興設(shè)計(jì)和工作規(guī)范實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題以及解決方法數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù)的取舍數(shù)據(jù)的單位換算實(shí)驗(yàn)環(huán)境和標(biāo)定文件等,1,按圖制作反身物體全息片的典型光路圖（我暈，實(shí)驗(yàn)書那個(gè)是什么圖，我不是學(xué)素描的！，點(diǎn)不典型，百度都找不到，這才是最典型的吧）,http:/www.phywe.de/download/lexlong/p2260300.pdf,介紹一個(gè)繪圖軟件visio,按圖索驥,使用撰寫科技文章一樣的方式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，語言符合語法規(guī)則；切