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
杂散光≤10－3
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。
4.将工作模式选为吸光度和透过率后，分别按上述方法测量。将所得图像与
数据保存在寄存器2、3中。
五、图像采集
1.基线
A．白玻璃
2.白玻璃透过率
3.白玻璃吸光度
B．黄玻璃
1.黄玻璃基线
2.黄玻璃透过率
3.黄玻璃吸光度
六、注意事项
1.当标准峰波长偏长时，输入的修正值为负值，反之为正值。
2.总修正值不得超过±50nm。
3.仪器掉电或先启动软件再给仪器加电均可能造成波长混乱。此时应关闭软件，在保证连线准确、仪器加电的情况下，对仪器重新进行初始化。
4.“起点”必须小于“终点”，“最小值”必须小于“最大值”
七、实验总结
试验中进行多次测量，了解到了影响实验课结果的各种因素，并进行总结，基本掌握了光栅光谱仪的基本操作方法，能正确使用仪器能够较为正确的测量基线、吸光度、透过率等物理量。
中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩： 班级：应物11-1 姓名： 史湘伟 11093117 同组者： 石盼盼 教师： 闫向宏 光谱法测量透明介质的吸收曲线 【实验目的】 1、了解光栅光谱仪的构造原理及其使用方法。 2、加深对介质光谱特性的了解。 3、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透明介质平板时，有一部分光被反射，另有一部分光被介质吸收，剩下的光从介质平板透射出来。 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 的透明介质平板上， 如图3-2-1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1I ，在界面2处 的入射光强为2I ，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 i T 分别为 I I T T = （3-2-1） 1 2 I I T i = （3-2-2） 以上提到的1I 、2I 、I R 和I T 是指光在界面1和2上，以及在介质中多次反射和透射的总效果。 一般来说，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质的材料有关，而且与入射光的波长有关。我们将光谱透射率i T 与波长λ的关系曲线称为透射曲线。依据朗伯-比耳定律，在均匀介质内部光谱透射率i T 与介质厚度d 有如下关系 d i e T α-= （3-2-3） 式中α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的材料有关，而且与入射光的波长有关。吸收系数α与波长λ的关系曲线称为吸收曲线。 设光垂直入射到厚度为d 的介质上，光要从介质前后表面发生反射。如果α值很小，反射可以进行多次。若介质表面的反射系数为R ，则透过样品的光强为 ()()()()d d d d d T T T T T e R e R I e R R I e R R I e R I I I I I I ααααα222 0542 0322 02 0432111111-------= +-+-+-=++++= （3-2-4）
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.。
光栅光谱仪的使用实验报告 学院高等工程 师学院 班级自E152学号41518170姓名郑子亮 一、实验目的与实验仪器 【实验目的】 1.了解平面反射式闪耀光栅的分光原理及主要特性 2.了解光栅光谱仪的结构，学习使用光栅光谱仪 3.测量钨灯和汞灯在可见光范围的光谱 4.测定光栅光谱仪的色分辨能力 5.测定干涉滤光片的光谱透射率曲线 【实验仪器】 WDS-3平面光栅光谱仪（200~800nm）。汞灯，钨灯氘灯组件，干涉滤光片等。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） （1）平面反射式光栅与光栅方程 规定衍射角Θ恒为正，i与Θ在光栅平面法线的同侧为正，异侧为负。K是光谱级 对于常用的平面光栅光谱仪，谱板中心到光栅中心的连线与入射光线在同一平面内，因此，衍射角Θ可当做入射角i，光谱方程为： （2）闪耀问题 闪耀波长： 2平面光栅光谱仪结构组成 （1）光学系统 （2）电子系统 （3）光栅光谱仪操作
3.色分辨率 光栅光谱仪的色分辨率是分开两条邻近谱线能力的量度 4.滤光片光谱特性 光谱透射率为： 三、实验步骤 （要求与提示：限400字以内） 1.准备工作 开机前，需要缓慢旋转入射狭缝宽度调节旋钮，设置参数 2.校准光谱仪的波长指示值 利用氘灯波长值为486.0nm的谱线校准光谱仪，利用“数据处理”菜单的功能读出测量的氘灯光谱谱线波长，如果有偏差，用“系统操作”菜单中的“波长校正”功能进行校正3.汞灯光谱和光谱仪分辨率的测量 （1）入射缝宽和出射缝宽设定在0.15~0.20nm之间，负压-300~-600之间 （2）移去钨灯&氘灯组件，将汞灯置于入射狭缝前，进行快速全谱扫描，根据光谱测量结果进一步调节狭缝宽度、负高压等参数，使得记录的谱线高度适当，再进行一次慢速全谱扫描，保存实验数据。 4.滤色片光谱特性的测量 5.退出系统与关机 四、数据处理 （要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 1. （1）汞灯光谱
衍射光栅实验报告 衍射光栅实验报告 实验目的： 1.熟悉光栅的基本结构，掌握计算衍射光栅的分光角度和衍射光谱的方法。 2.通过实验观察光栅的衍射光谱，了解和验证光的波动性质。 实验原理： 光栅是利用多个均匀周期性平面反射、透射结构排布于平板上，可以将入射光分解成数个互相平行的光线的光学元件。光栅的衍射同样可以由菲涅尔基本公式或者海森伯-布拉格公式进行分析计算。 对于平行入射的单色光，当光线入射光栅表面时，它就会在光栅表面上发生衍射现象。如果假设光栅的腰板间隔为d，当入射波长为λ的光线通过衍射光栅时，会在不同方向形成一系列互相平行衍射条纹。 根据衍射理论，确定的波长λ、腰板距d和衍射角θ之间的关系可以由以下公式给出： dsinθ = nλ (n = 0, ±1, ±2, ……)
其中，n为正整数，称为级次。衍射极大的级次越高，其对应的衍射角就越大。因此，大级次的衍射极大，相应的衍射角也更小。 实验内容及步骤： 1.检查光栅实验仪器是否正常运作。 2.将狭缝与白炽灯构成的光源和光栅之间垂直彼此的平面对准。 3.用三脚架固定光栅和检测器，将检测器调节到最大输出。 4.调节之后，逐步向侧面移动检测器，在恰当的检测器位置调节角度，最终可以观察到高明区。 5.在高明区附近扫描光栅，观察衍射光谱，记录不同级次的衍射角度和亮度。 6.测量光栅的腰板间距，计算不同级次的波长。 实验结果及分析： 在实验中，我们涉及两组光栅，其腰板间距分别为1200根/毫米和600根/毫米。我们使用两组光栅进行了不同波长和级别的光源的衍射实验，得到了如下的结果： 1.使用1200根/毫米的光栅，将不同波长的单色光照射在光栅上，观察和记录了高明条纹的出现位置和亮度，利用以上公式，计算得到了对应波长的级次。如下表所示：
分光计的使用和光栅测波长实验报告 引言： 分光计是一种测量光谱的仪器，广泛应用于物理、化学、生物等领域的研究。而光栅是一种分光元件，可以将光分散成不同波长的光，从而实现测量光波长的目的。本实验旨在掌握分光计的使用方法，以及利用光栅测量不同波长的光线的能力。 实验原理： 分光计是由光学系统和机械调节系统两部分组成的。光学系统由入射狭缝、准直透镜、色散元件、目镜等部分组成。机械调节系统由微调螺针、移动螺钉等部分组成。在实验中，我们需要掌握分光计的调节方法，使得入射光线经过准直透镜后成为平行光线，经过色散元件后分散成不同波长的光线，并通过目镜观察光谱。 光栅是一种分光元件，由一块平面玻璃上刻有一定周期的等距凹槽组成。当入射光线垂直于光栅表面时，光线被分散成不同波长的光线。通过测量不同波长的光线的角度，可以计算出光线的波长。 实验过程： 实验前，首先需要调节分光计。将入射狭缝与准直透镜对齐，使得入射光线成为平行光线。然后将色散元件放置在准直透镜后面，调
节微调螺针，使得光线经过色散元件后分散成不同波长的光线，通过目镜观察光谱。调节移动螺钉，使得光谱线与参考线重合。 接下来，使用光栅测量不同波长的光线。在实验中，我们使用汞灯和氢灯作为光源。分别将汞灯和氢灯放置在入射光路上，将光线垂直入射于光栅表面上。通过调节分光计的移动螺钉，观察不同波长的光线的角度，并记录下来。利用公式计算出光线的波长。 实验结果： 我们使用分光计和光栅测量了汞灯和氢灯的光线波长。其中，汞灯的主要光谱线有546.1nm、435.8nm和404.7nm。氢灯的主要光谱线有656.3nm、486.1nm和434.0nm。通过实验计算出的光线波长数据与已知数据比较，误差较小，说明实验结果较为准确。 结论： 本实验通过使用分光计和光栅测量不同波长的光线，掌握了分光计的使用方法和光栅测波长的原理。实验结果表明，利用分光计和光栅可以准确测量光线的波长，具有较高的实用价值。
竭诚为您提供优质文档/双击可除分光仪的使用和光栅实验报告 篇一：物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长 物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长 【实验目的】 观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。 【实验仪器】 分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。 【实验原理】 光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。 光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间 距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d表示。 由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光
栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件 k=0，±1，±2，?(10) 的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。当k=0时，θ=0得到零级明纹。当k=±1，±2?时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级?明纹。 实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。 【实验内容与步骤】 1．分光计的调整 分光计的调整方法见实验1。 2．用光栅衍射测光的波长 （1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划 篇二：物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
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，35，435.8 Hg灯，41，546.1 Hg灯，49，578.0 Na灯，45，589.0 Na灯，50，589.6 未知样品光，37，469.4 5.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。此外，由于光栅光 谱仪的分辨率有限，可能导致一些谱线位置测量不够精确。
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。当入射角Φ=90°时，衍射强度公式为 光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝衍射因子共同决定，只不过此时 当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角θ取＋号，异侧时取－号。单缝衍射中央主极大的条件是u=0，即sinΦ=-sinθ或Φ=θ。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足v＝0，即0 级干涉大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射0 级大位置是重合的（图9.1a），光栅衍射强度大的峰是个波长均不发生散射的0 级衍射峰，没有实用价值。而含有丰富信息的高级衍射峰的强度却非常低。 为了提高信噪比，可以采用锯齿型的反射光栅（又称闪耀光栅）。闪耀光栅的锯齿相当于平面光栅的“缝”。与平面光栅一样，多缝干涉条件只取决于光栅常数，与锯齿角度、形
竭诚为您提供优质文档/双击可除光栅特性研究实验报告 篇一：光栅特性及光谱波长的测量 中国地质大学（武汉） 实验报告 课程名称：近代物理实验 实验名称：光栅特性及光谱波长的测量学院：数学与物理学院班号：组号：组员：指导老师： 1 实验地点： 光栅特性及光谱波长的测量 一、实验目的 1.了解光栅的主要特性 2.测量实验所用光栅常数 3.测量汞灯的谱线波长 4.测量氢灯的谱线波长二、实验原理 光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，它可以把入射光
中不同波长的光分开。利用光栅分光制成的单色仪和光谱仪已被广泛应用。衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，我们实验所用的是平面透射光栅，它相当于一组数目极多，排列紧密均匀的平行狭缝目极多，排列紧密均匀的平行狭缝。根据夫琅和费衍射原理，每一单色平行光垂直投射到光栅平面上，被衍射，亮纹条件为：dsinθ=Kλ(K=0,±1,±2,± 3,222222)d-----光栅常数θ-----衍射角λ-------单色光 波长 由于汞灯产生不同的单色光，每一单色光有一定的波长，因此在同级亮纹时，各色光的衍射角θ是不同的。除中央亮纹外各级可有四条不同的亮纹，按波长不同进行排列，这样，若对某一谱线进行观察（例如黄光λy=5790A0）对准该谱线的某级亮纹(例如 K=±1）时，求出其平均的衍射角θ〈 y，代入公式就可求光栅常数d，然后可与标准比较。本实验采用d=1/1000厘米的光栅。相反，若将所求得的光栅 常数d，并对绿光进行观 察，求出某级亮纹（如K=±1）的平均衍射角θ〈y，代入公式，又可求出λg。同理，可以同级亮纹或不同亮纹的 其他谱线进行观察和计算。当一束平行光垂直入射到光栅上，产生一组明暗相间的衍射条纹，其夫朗和费衍射主极大由下式决定：
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。实验中我们还学会了使用光栅光谱仪的操作技巧，并能够通过数据处理和图像分析来得出实验结论。光栅光谱仪在光学领域具有重要的应用价值，通过深入学习和应用，能够更好地认识光的本质和光和物质的相互作用。
光谱仪的原理及应用实验报告总结 1. 引言 光谱仪是一种用于分析光谱的仪器，其原理是通过将光分解成不同波长的成分，并测量不同波长的强度，从而得到一个光谱图。在本次实验中，我们学习了光谱仪的工作原理，并进行了相关的应用实验。 2. 原理 光谱仪的工作原理基于能量的分散和检测。当光通过光谱仪时，它经过一个光栅、棱镜或干涉仪等组件，这些组件能够将不同波长的光分散开来。然后，分散后的光通过一个光电探测器进行检测。光电探测器将光转化为电信号，并通过放大和处理得到最终的光谱图。 3. 实验步骤 本次实验主要分为以下几个步骤： - 步骤1：准备实验所需材料和设备，包括 光谱仪、样品等。- 步骤2：将样品放入光谱仪中，并确保其与光谱仪的接触良好。- 步骤3：调整光谱仪的参数，包括波长范围、光强度等，以确保获得准确的光谱 数据。 - 步骤4：启动光谱仪，记录实验数据。 - 步骤5：分析和处理实验数据， 绘制光谱图。 4. 实验结果 通过实验，我们得到了样品的光谱图，并获得了相关的实验数据。根据光谱图，我们可以观察到样品在不同波长光照射下的吸收情况。通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论： - 结论1：样品在某个特定波长附近存在吸收峰，表明该波 长的光被样品吸收。 - 结论2：吸收峰的强度与样品的浓度有关，浓度越高，吸收 峰越强。 5. 应用实验 除了学习光谱仪的原理外，我们还进行了一些应用实验来展示光谱仪的实际应用。以下是其中的几个实验： - 实验1：使用光谱仪测量不同光源的光谱特性，了 解不同光源的发光机制。 - 实验2：通过测量水中溶解的某种物质的吸收光谱，确 定该物质的浓度。 - 实验3：利用光谱仪分析某种药品的质量，判断是否为正品。 6. 总结 光谱仪是一种非常重要的分析仪器，广泛应用于化学、物理等领域。通过本次 实验，我们深入了解了光谱仪的工作原理，并通过应用实验展示了光谱仪的实际应
【实验名称】衍射光栅 【实验目的】 1．观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。 2．进一步熟悉分光计的调节和使用。 3．学会测定光栅的光栅常数、角色散率和汞原子光谱部分特征波长。 【实验仪器】 JJY1′型分光计、光栅、低压汞灯电源、平面镜等 【实验原理】 1．衍射光栅、光栅常数 图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度，b为透明狭缝宽度。d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。它是光栅基本参数之一。 图40-1 图40-2 光栅衍射原理图图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度，b为透明狭缝宽度。d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。它是光栅基本参数之一。 2．光栅方程、光栅光谱 由图40-1得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为： ϕ ϕsin sin ) (d b a= + = ∆ 式中光栅狭缝与刻痕宽度之和d=a+b为光栅常数，若在光栅片上每厘米刻有n条刻痕，则光栅常数 n b a 1 ) (= +cm。ϕ为衍射角。 当衍射角ϕ满足光栅方程： λ ϕk d= sin( k =0，±1，±2…) （40-1）时，光会加强。式中λ为单色光波长，k是明条纹级数。 如果光源中包含几种不同波长的复色光，除零级以外，同一级谱线将有不同的衍射角ϕ。因此，在透镜焦平面上将 出现按波长次序排列的谱线，称为 光栅光谱。相同k值谱线组成的光 谱为同一级光谱，于是就有一级光 谱、二级光谱……之分。图40-3为 低压汞灯的衍射光谱示意图，它每 一级光谱中有4条特征谱线：紫色 λ1= 435．8nm，绿色λ2=546．1nm， 黄色两条λ3= 577．0nm和λ4=579．1nm。 3．角色散率(简称色散率) 从光栅方程可知衍射角ϕ是波长的函数，这就是光栅的角色散作用。衍射光栅的色散率定义为： λ ϕ ∆ ∆ = D 上式表示，光栅的色散率为同一级的两谱线的衍射角之差∆ϕ与该两谱线波长差∆λ的比值。通过对光栅方程的微分，D可表示成： d k d k D≈ = ϕ cos （40-2）由上式可知，光栅光谱具有以下特点：光栅常数d愈小(即每毫米所含光栅刻线数目越多)角色散愈大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的角色散；衍射角ϕ很小时，式（40-2）中的1 cos≈ ϕ，色散率D可看作一常数，此时∆ϕ与∆λ成正比，故光栅光谱称匀排光谱。 4．光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量 根据方程（40-1）式可知，若已知入射光在某一级某一条光谱线的波长值，并测出该谱线的衍射角ϕ，就可以求出所用光栅的光栅常数d。反之，若已知所用光栅的光栅 图40-3
工物系 核11 李敏 2011011693 实验台号19 光栅衍射实验 一、 实验目的 （1） 进一步熟悉分光计的调整与使用； （2） 学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法； （3） 加深理解光栅衍射公式及其成立条件； 二、 实验原理 2.1测定光栅常数和光波波长 如右图所示，有一束平行光与光栅的法线成i 角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为ϕ。从B 点引两条垂线到入射光和出射光。如果在F 处产生了一个明条纹，其光程差AD CA +必等于波长λ的整数倍，即 ()sin sin d i m ϕλ ±= （1） m 为衍射光谱的级次， 3,2,1,0±±±.由这个方程，知道了λϕ,,,i d 中的三个 量，可以推出另外一个。 若光线为正入射，0=i ，则上式变为 λ ϕm d m =sin （2） 其中 m ϕ为第m 级谱线的衍射角。 据此，可用分光计测出衍射角m ϕ，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求 波长。 2.2用最小偏向角法测定光波波长 如右图。入射光线与m 级衍射光线位于光栅法线同侧，（1）式中应取加号，即d (sin φ+sin ι)=mλ。以Δ=φ+ι为偏向角，则由三角形公式得 2d (sin Δ 2cos φ−i 2 )=mλ （3） 易得，当φ−i =0时，∆最小，记为δ，则(2.2.1)变
为 ,3,2,1,0,2 sin 2±±±==m m d λδ （4） 由此可见，如果已知光栅常数d ，只要测出最小偏向角δ，就可以根据（4）算出波长λ。 三、 实验仪器 3.1分光计 在本实验中，分光计的调节应该满足：望远镜适合于观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者的光轴都垂直于分光计主轴。 3.2光栅 调节光栅时，调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。 3.3水银灯 1.水银灯波长如下表 2.使用注意事项 （1）水银灯在使用中必须与扼流圈串接，不能直接接220V 电源，否则要烧 毁。 （2）水银灯在使用过程中不要频繁启闭，否则会降低其寿命。 （3）水银灯的紫外线很强，不可直视。 四、 实验任务 （1）调节分光计和光栅使满足要求。 （2）测定i=0时的光栅常数和光波波长。 （3）测定i=15°时的水银灯光谱中波长较短的黄线的波长
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.
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 杂散光≤10－3 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。 4.将工作模式选为吸光度和透过率后，分别按上述方法测量。将所得图像与
光谱测量实验报告 专业：物理电子学 实验时间：2021.12 一、实验目的 1、通过实验学习了解光源、探测器与光纤间的耦合连接方法； 2、通过文献调研和学习，了解光谱测量方法，重点是光纤光谱仪 的工作原理、窄带激光带宽的零拍法和外差法； 3、通过光纤光谱仪测试实验，掌握利用光纤光谱仪测量光纤激光 器、SLD、LED、LD的线宽，中心波长； 4、通过对窄带〔kHz带宽〕激光带宽的测量学会激光带宽的外差 法； 5、学会独立用C或VC编程来处理外差法测试数据。 二、实验内容 1、学习光源与光纤连接耦合方法； 2、利用光纤光谱仪测量光纤激光器、SLD、LED、LD的线宽，中 心波长； 3、利用外差法测量超窄线宽激光带宽； 4、用C或VC编程获得外差法测量的频谱宽度。 三、实验原理 1、根本方法：光纤的处理 剥皮切割连接熔接 2、光源光谱测量方法 光源中心波长、带宽测量常用的四种方法： 1.传统的反射光栅型光谱分析仪，典型设备如Angilent 861242B 等系列产品,其最小分辨率带宽为0.06nm〔约7GHz)。
2. 扫描式〔光纤〕法布里—珀罗干预仪〔FP 腔〕，典型设备如 Newport 公司的“超腔〞和Micron Optics 公司提供的 FFP-TF ，其分辨率带宽难于做到小于1MHz 。 3.光纤环形腔。 4.Okoshi 1980年首先提出的自差法干预仪 〔1〕超窄线宽激光带宽的拍频法：零拍法原理 单模激光可认为是一个有相位扰动振幅稳定的准单色电磁场 〔1〕 代表相位的随机波动,它导致谱线展宽。当采用光纤延时的零拍法时,其合成场可表示为 ＥT (ｔ)=Ｅ(ｔ)+αＥ(ｔ+τ0) 〔2〕 与激光线宽相联系,这里引进光电流自相关函数ＲＩ(τ),它取决于(2)式所决定的总合成场的强度相关函数。如下式 Ｒ(τ)=ｅσＧ(2) E Ｔ(0)δ(τ)+σ2Ｇ(2) ET (τ) 〔3〕 式中ｅ为电子电荷,σ为光电探测器灵敏度,δ即是δ函数,Ｇ(2) ＥＴ(τ)为二 阶光电流强度相关函数： Ｇ(2) ET (τ)=〈ＥＴ(ｔ)Ｅ Ｔ(ｔ)ＥＴ(ｔ+τ)Ｅ Ｔ(ｔ+τ)〉 〔4〕 根据著名的Wiener-Khintchine 公式,通过对自相关函数进展傅里叶变换，得到光电流的谱密度: ()()() ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+-+-+⎥⎥⎦ ⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=)exp(sin cos cos cos 11exp 42exp cos 21)(0002002022024021τωτωτωθτωτωπταωδτθαασωch E S 对光程差， 反映了两光路之间的相2代表了相对延迟，2式中00γττγττ==为单模激光角频率2差，而反映两束光之间的相位0000γτωτωθ==FWHM (半高全宽)。 上式可以看出,当延时时间变短时,能量就向表达相干特性的第一 1.coupler, 2.fiber time delay line, 3.coupler ))] ((exp[)(t t j E t E o o ϕω+=)(t ϕ