單色儀的使用

1、實驗名稱：單色儀的使用實驗目的：1）了解單色儀的結構原理，學會使用平面光柵單色儀。2）測定平面光柵單色儀的分辨能力。實驗儀器：平面光柵單色儀、汞燈、鑄燈、聚光鏡、測光儀、光電倍增儀、干涉濾光片等實驗原理:色散系統(tǒng)平面光柵G構成色散系統(tǒng)，達到分光以產(chǎn)生各種波長單色光的要求:出射聚焦系統(tǒng)由拋物凹面反射鏡Mi、平面反射鏡M2和狹縫S2組成。由光柵色散系統(tǒng)產(chǎn)生的單色光經(jīng)由M1和M2反射作用后會聚至出射狹縫S2,產(chǎn)生窄光束的單色光。顯示屏上所顯示的值與出射光呈（在可見光范圍內(nèi)）一對應的關系。單色儀主機電路主要是步進電動機信號發(fā)生器電路，用耘制步進電動機的轉以驅動自動掃描機構運行，分為本機控制和計算機控制

2、兩種方式。2:光電倍増管及測光儀光電倍增管是把微弱的輸入光轉換為電子，并使電翩獲得倍增的電真空器#；光電倍增管的陽極電流在一定范圍內(nèi)與入射光功率成線性關系，光電倍增管工作時所需要的高壓可調(diào)范圍為01000V,由測光儀前面板的高壓調(diào)節(jié)旋鈕來控制，測光儀的光強顯示數(shù)值有一定的限制，即光強顯示值不能大于2000。3:濾光片濾光片對不同波長的光的透射能力不一樣。當波長為入、光強/。（刃的單色光垂直入射在濾光片上時，透過濾光片的光強若為斤仏）,我們定義其光譜透射率為:T(A)ItWW)經(jīng)單色儀后而出射的單色光由光電倍增管接收并轉化成電流相應的光強值由測光儀顯示，且有公式:ItayT(A)=刖irW若測得

3、不同波長的光電流io和加濾光片后相應的光電流“貝可計算出光譜透射率T（入）；在透射率曲線中沖心波長九，通帶半寬度A入以及峰值透射率心是濾光片的三個特征量。干涉濾光片是利用干涉現(xiàn)象而不是吸收或散來消除80些不需要的光波的，它除了具有吸收濾光片的大部分光譜特征外，還能透射很窄的波段。實驗內(nèi)容與測量：（1）分牆呂力的測量：1:調(diào)節(jié)入射縫、出射縫的寬度。將入射縫、出射縫的寬度均調(diào)為0.015mm,入射縫高調(diào)為5mm;打開汞燈，待其穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)聚光鏡使光，匚聚在狹縫上，光斑直徑與謹高的高度相近；在一個較大范圍內(nèi)，如從570nm開始，自動掃描至590nm，在掃描的過程中應注意觀察在相距2.1nm左右的兩個

4、位置應該存在光強極大值，找到兩譜線后，定位于其中之一峰值的準確位置，觀察亥極大值的光強值，調(diào)節(jié)使其值在數(shù)百左右2:開啟掃描開關，自動掃描至某T普線外側附近，然后停止自動掃描。轉動手動掃描旋鈕，每增加（或減少）O.lnm,記下相應的光強顯示值,呂另T普線的外側，特別的要記下光強極大值的準確位置，該值T殳需要估讀，不會正好位于O.lnm的整數(shù)倍處（2）測量濾光片的透射率1:按下鉤燈開關，使其不再彈起，則鉤燈點亮。調(diào)節(jié)聚光鏡使光匯聚在入射狹縫上，光斑直徑最好與逢高的高度相同。不加濾光片，開啟掃描開關，從280nm（或660nm）開始正向（或反向）自動掃描至660nm（或280nm）為止。觀察光強的最

5、大值在那一波長附近，大小如何，并進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，是光強的最大值接近100:從280nm（或660nm）開始正向（或反向）自動掃描，至660nm（或280nm）止，每隔20nm記錄一個光強值；:加上濾光片，重復步驟2.數(shù)據(jù)處理：汞燈原始數(shù)據(jù)記錄表格：光強滅長光強576727579.11957682976.9295792287730579368577130577230579.4674577.31213579.5155377.3G1637579561624577416245775160057961618577.51520579了157177.7703577876579.81221577931579.

6、91595781978.11S58057578.215580121578314578413580.217578.512580.313578.a11580411578713578814580510578.914580.6757915餌燈數(shù)據(jù)如下:漩長末力口鴻光片光強力口上鴻光片光強6609026409216209616001022580108156010915401043520971500891480754460621444046284203225400181538011636074340413201O3001128011分析討論與結論：目前的分光系統(tǒng)主要有三類，分別是棱鏡分光系統(tǒng)、此次實驗中所

7、用到的光柵分光系統(tǒng)以及濾光片分光系統(tǒng)；最常用的便是光柵分光系統(tǒng)。對于棱鏡分光系統(tǒng)而言，棱鏡的分海隨波長變化而變化，在短波部分分孵較大，但棱鏡分光具有非勻排性，色譜的光譜為非勻排光譜”。這是棱鏡分光系統(tǒng)最大的不足。對于濾光片分光系統(tǒng)，優(yōu)點是采用這種分光系統(tǒng)的儀器體積/，可以作為專用的便攜儀器;制造成本低適于大面積推廣。但該系統(tǒng)的缺點是單色光的譜帶較寬，波長分辨率差;對溫濕度較為敏感；得不到連續(xù)光譜;不能對譜圖進行預處理，得到的信息量少。故以此系統(tǒng)為原理所制成的儀器只能作為較低檔的專用儀器。而對于光柵分光系統(tǒng)而言，它除具有分光作用外，也具有聚焦作用,因此分光系統(tǒng)中不需要會聚透鏡等光學部件，光能損失小，節(jié)省費用。在試驗中，由于光學系統(tǒng)的像差和調(diào)整誤差，以及周圍所存在的雜散光（環(huán)境燈光）的影響，給實驗的結果會帶來誤差，它會使實驗的進光量增大，從而在測定分辨率時使得b值偏小，進而使測得的數(shù)據(jù)偏小，可在公式中給予適當?shù)男拚?。實驗中掃描的速度不宜太快，應當?shù)鹊阶x數(shù)穩(wěn)定之后再記錄數(shù)據(jù)。結論通過本次實驗了解了單色儀的構造原理并學會了使用平面光柵單色儀；利用單色儀測出汞燈光強與波長的關系并進一步計算得出所用單色儀的分辨能力為