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。
本实验通过光栅光谱仪的实验，成功测量了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。实验结果表明，光栅光谱仪能够有效分析和测量光源的波长信息，具有高分辨率和精确度的优点。这种光谱仪在科学研究、工业生产和医学诊断等领域有着广泛的应用前景。
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）
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 实 验 报 告 11级物理学01班
光栅光谱演示实验报告 光栅光谱仪系统 (Grating spectrum-meter system) 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。 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、
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
实 验报告 实验简介 单色仪的构思萌芽可以追述到1666年，牛顿在研究三棱镜时发现将太阳光 通过三棱镜太阳光分解为七色光。1814年夫琅和费设计了包括狭缝、棱镜和视 窗的光学系统并发现了太阳光谱中的吸收谱线（夫琅和费谱线）。1860年克希 霍夫和本生为研究金属光谱设计成较完善的现代光谱仪—光谱学诞生。由于棱镜 光谱是非线性的，人们开始研究光栅光谱仪。光栅单色仪是用光栅衍射的方法获 得单色光的仪器，它可以从发出复合光的光源（即不同波长的混合光的光源）中 得到单色光，通过光栅一定的偏转的角度得到某个波长的光，并可以测定它的数 值和强度。因此可以进行复合光源的光谱分析。 实验原理
图1 光栅单色仪的结构和原理 仪器原理如图1 ，光源或照明系统发出的光束均匀地照亮在入射狭缝S1上，S1位于离轴抛物镜的焦平面上，光通过M1变成平行光照射到光栅上，再经过光栅衍射返回到M1，经过M2会聚到出射狭缝S2，由于光栅的分光作用，从S2出射的光为单色光。当光栅转动时，从S2出射的光由短波到长波依次出现。 本仪器光学系统为李特洛式光学系统，这种系统结构简单、尺寸小、象差小、分辨率高。更换光栅方便。光栅单色仪的核心部件是闪耀光栅，闪耀光栅是以磨光的金属板或镀上金属膜的玻璃板为坯子，用劈形钻石尖刀在其上面刻画出一系列锯齿状的槽面形成的光栅（注1：由于光栅的机械加工要求很高，所以一般使用的光栅是由该光栅复制的光栅），它可以将单缝衍射因子的中央主极大移至多缝干涉因子的较高级位置上去。因为多缝干涉因子的高级项（零级无色散）是有色散的，而单缝衍射因子的中央主极大集中了光的大部分能量，这样做可以大大提高光栅的衍射效率，从而提高了测量的信噪比 图2
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：
光栅衍射法测定钠光波长 引言 光栅衍射法是通过衍射的原理来测量光线的波长的一种方法。它是利用光线穿过光栅时发生衍射和干涉的特性，测量光线波长和频率的一种重要手段。本文将介绍如何用光栅衍射法来测定钠光波长。 实验仪器和原理 1.光学平台 2.光栅测角仪 3.汞灯 4.钠灯 5.光电倍增管 光栅衍射法是利用光线穿过光栅时，会发生衍射和干涉现象，从而产生光谱分离的原理。当由一束单色光垂直入射到平行光栅上时，它将被分成许多条光束，这些光束是由各个栅隙中出射的平行的光线构成的。这些平行光线的方向和相位之间存在干涉效应。各条入射光线的相位差相等，所以在同一侧的各个光线的干涉劈不同，从而产生干涉板的一系列彩色条纹，叫做光谱。 实验步骤 1.搭建实验平台：用三个调整螺丝将光学平台固定在实验台上，保证其平稳。 2.光栅光谱仪放置：将光栅光谱仪放置在光学平台上，并使其垂直于汞灯。 3.光栅光谱仪标定：将汞灯点亮，让汞光经过光栅光谱仪，因光栅光谱仪的栅面有许多光栅条上和条间的微小尺度差异，导致汞光出射方向一定有偏差，然后通过光栅光谱仪旋转角度，找到光栅光谱仪对汞光谱的标定值。 4.钠灯光谱测量：用钠灯取代汞灯，同样调整方向和角度，找到钠光谱的位置，旋转光栅光谱仪，直至右边第三条红线作为参考线的最靠近的一条黑色干涉条的主峰完wholely 面对参考红线，此时测出的夹角为θ1，标准表明：λ = 2d·sinθ/k，其中k 为光栅条线数值，d为光栅常数。 实验结果分析
以50×10-6m为光栅常数，和光栅线数值为600根/mm，经计算得到钠灯光谱的波长为：λ= 589.3 nm，误差约为± 0.1 nm。 实验结论 本次实验采用光栅衍射法测定钠光波长，实验结果表明本次实验测定的钠光谱波长为589.3nm，误差约为±0.1nm。由此得出结论：光栅衍射法是一种有效的光谱分析方法，可 用于对光线频率和波长的测量，具有较高的准确性和精度。
汞灯光谱的测量实验报告 实验目的： 1.了解和掌握汞灯辐射光谱特性的测量方法； 2.通过测量的方式，研究和分析汞灯的激发态和能级结构。 实验原理： 汞灯是一种辐射光谱丰富的光源，光谱范围覆盖了紫外至红外的很大部分区域。汞灯中的汞原子被高频交变电场激发后，原子从基态转到激发态，发生辐射跃迁，产生了丰富的光谱。汞灯主要包括紫外线400-240 nm、可见光400-560 nm和红外线740-600 nm三个区域的辐射成分。 实验器材： 1.汞灯； 2.光栅光谱仪； 3.光电倍增管； 4.光电检测器； 5.电源。 实验步骤： 1.连接实验仪器：将汞灯连接到电源，保证电源正常工作。将汞灯放置在光栅光谱仪的入射孔前方，使得汞灯辐射的光线能够经过入射孔。
2.调整光栅光谱仪：使用光电检测器对汞灯辐射光线进行检测。调整 光栅光谱仪的角度和位置，使得检测到的光线通过光电检测器时能够获得 最大信号强度。 3.测量光谱：在不同的角度和位置下，记录通过光电检测器的信号强度。根据信号强度的变化，得到汞灯的光谱分布。 实验结果： 经过实验测量和记录，得到了汞灯的光谱分布曲线。根据光谱分布曲线，可以观察到汞灯的主要辐射峰位于紫外、可见和红外三个区域。在紫 外区域，可以观测到具有多个辐射峰的连续谱；在可见光区域，可以观测 到光谱线的发射峰位；在红外区域，可以观测到几个较为明显的发射峰位。实验讨论： 通过对汞灯光谱的测量和分析，我们可以得到汞灯的能级结构和跃迁 特性。汞原子在高频交变电场的作用下，从基态跃迁到激发态，并在跃迁 过程中产生了各种辐射。汞灯的辐射光谱丰富，涵盖了大部分的光谱范围。通过测量实验，我们可以获得更准确的辐射光谱数据，用于进一步的研究 和分析。 实验总结： 通过本实验，我们了解和掌握了汞灯光谱的测量方法，研究了汞灯的 辐射特性。通过实验测量和记录，获得了汞灯的光谱分布曲线。在实验过 程中，我们还观测到了汞灯的主要辐射峰位于紫外、可见和红外三个区域。通过对汞灯光谱的测量和分析，可以深入研究汞原子的能态结构和辐射特性，为相关领域的研究提供了基础数据。同时，本实验还加强了我们对光 谱分析实验的理解和掌握，培养了我们的实验操作和实验数据处理的能力。
用光栅测量光波波长实验报告 学院班级学号姓名 实验目的与实验仪器 【实验目的】 （1）学习调节和使用分光仪观察光栅衍射现象。 （2）学习利用光栅衍射测量光波波长的原理和方法。 （3）了解角色散与分辨本领的意义及测量方法。 【实验仪器】 JJY分光仪(1’)、光栅、平行平面反射镜、汞灯等。 实验原理（限400字以内） 1、光栅方程 主极大的级数限制： 2、光栅色散本领与分辨本领 光栅的分光原理：波长越长，衍射角越大。 色散现象：入射光是复合光，不同的波长被分开，按从小到大依次排列，成为一组彩色条纹，就是光谱。 K级次的角色散率： 光栅的分辨本领定义为刚好能分辨开的两条单色谱线的波长差与这两种波长的平均值之比： 实验步骤 光栅方程是在平行光垂直入射到光栅平面的条件下得出的，因此要按此要求调节仪器： 1）按实验4.14【实验装置】部分的“1.分光仪的构造”和“2.分光仪的调节” 内容调节好分光仪。 2）调节光栅平面使之与平行光管光轴垂直：调B2或B3十字水平线。 3）调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行：调B1使谱线高度一致。
4）用汞灯照亮平行光管的狭缝，设平行光垂直照射在光栅上，转动望远镜定性观察谱线的分布规律与特征；然后改变平行光在光栅上的入射角度，转动望远镜定性观察谱线的分布的变化。 5）测量肉眼可以很清楚看到的汞灯蓝色、绿色、黄色I、黄色II四条谱线。使望远镜对准中央亮线，向左转动，对观察到的每一条汞光谱线，使谱线中央 与分划板的垂直线重合，将望远镜此时的角位置记录到表5.8-1到5.8-4中。同样的，向右转动，将望远镜此时的角位置记录到表5.8-1到5.8-4中。 读数： 【分析讨论】 讨论光栅的作用、汞光谱线的分布规律与特征、平行光入射角度对谱线分布的影响等，对实验结果进行评价。 答：1、光栅主要有四个基本性质:色散、分束、偏振和相位匹配，光栅的绝大多数应用都是基于这四种特性。光栅的色散是指光栅能够将相同入射条件下的不同波长的光衍射到不同的方向，它使得光栅取代棱镜成为光谱仪器中的核心元件；光栅的分束特性是指光栅能够将一束入射单色光分成多束出射光的本领；光栅的相位匹配性质是指光栅具有的将两个传播常数
（实验报告） 使用光学多道测量光谱 【摘要】 传统光谱仪的色散元件为棱镜和光栅，测量结果的准确性不高。随着时间的发展，光谱仪的概念也在发展、变化。本实验我们采用光学多道仪来测量未知光的光谱，可以直接从电脑上读出，非常方便。利用已知Hg光的特征谱线的波长进行定标，然后利用所得的道数和波长的转换关系，测量钠光谱线的波长。通过本实验，我们能了解到另一种测量光谱波长的实验方法，并能掌握光栅光谱仪的使用以及其中的一些原理和方法。 【关键词】 光谱测量、定标、电荷耦合器件（CCD）、光学多通道分析器（OMA）。 【引言】 传统的光谱测量技术由于受到光谱分辨率、灵敏度、时间、分析速度的限制，已经不再适应科学技术的发展和应用的需要。20世纪60年代激光科学特别是可调谐激光技术的发展，新型光谱探测元件及探测技术的发展，光电二极管自校准技术和微弱光谱信息的接收技术和处理技术以及微处理机的应用，使得光谱测量技术的发展产生了一个革命性的变化，进入了一个新的发展时期。传统的摄谱仪、光电分光光度计等光谱仪已经逐渐被光学多道分析仪OMA所取代。OMA是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器，它集信息采集、处理、存储等功能于一体。 由于OMA不再使用感光乳胶，避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理、测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的改变，大大改善了工作条件，提高了工作效率；使用OMA分析光谱，测量准确迅速、方便，且灵敏度高、响应时间快、光谱分辨率高，测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机、绘图仪输出。目前，它已被广泛使用于几乎所有的光谱测量、分析及研究工作中，特别适应于对微弱信号、瞬变信号的检测。 【正文】 CCD工作原理 CCD是一种用耦合方式传输电荷量并用电荷量来表示光强大小的器件。它具有自动扫描，光谱范围宽，动态范围大，体积小，功耗低，寿命长，可靠性高等优点。将CCD一维线阵放在光谱面上，一次曝光就可获得整个光谱。
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
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 实验目的，通过光谱测量实验，掌握光的分光现象和光的波动性质，了解光的 波长和频率的关系，以及实验中光的衍射和干涉现象。 实验仪器，光谱仪、白炽灯、钠灯、氢灯、氦灯、氖灯、氩灯、汞灯、太阳光。 实验原理，光谱是指将光线经过光栅或棱镜等光学仪器的作用后，分解成不同 波长的光线，形成一系列连续或分立的光谱带。根据光谱的不同性质，可以分为连续光谱和线状光谱两种。连续光谱是由各种波长的光线组成的，线状光谱是由某些特定波长的光线组成的。 实验步骤： 1. 将光谱仪放在实验台上，调整光谱仪的位置，使其与光源垂直。 2. 依次用白炽灯、钠灯、氢灯、氦灯、氖灯、氩灯、汞灯和太阳光作为光源， 进行光谱测量实验。 3. 观察并记录不同光源的光谱现象，包括连续光谱和线状光谱的特点，以及各 光谱带的位置和颜色。 实验结果： 1. 白炽灯的光谱呈现连续光谱，包含了各种波长的光线，颜色由红至紫依次排列。 2. 钠灯的光谱呈现线状光谱，主要由黄色的双线组成。 3. 氢灯的光谱呈现线状光谱，包含了红、蓝、紫三条线。 4. 氦灯的光谱呈现线状光谱，包含了黄、橙、红三条线。 5. 氖灯的光谱呈现线状光谱，包含了红、黄、绿三条线。
6. 氩灯的光谱呈现线状光谱，包含了绿、蓝两条线。 7. 汞灯的光谱呈现线状光谱，包含了绿、蓝、紫三条线。 8. 太阳光的光谱呈现连续光谱，包含了各种波长的光线，颜色由红至紫依次排列。 实验分析，通过光谱测量实验，我们发现不同光源的光谱现象各有特点。连续光谱的光线连续分布，而线状光谱则只包含特定波长的光线。这说明不同光源发出的光具有不同的波长和频率，导致了它们在光谱上的表现形式不同。通过观察和记录光谱现象，我们可以更加直观地了解光的波动性质和光的波长和频率的关系。 实验总结，光谱测量实验是一项重要的实验，通过实验我们可以直观地观察和记录不同光源的光谱现象，了解光的波动性质和光的波长和频率的关系。同时，实验中我们还观察到了光的衍射和干涉现象，这些都为我们对光的本质和特性有了更深入的认识。 结语，通过本次光谱测量实验，我们对光的分光现象有了更深入的了解，实验结果也验证了光的波动性质和光的波长和频率的关系。希望通过这次实验，能够增进我们对光学知识的理解，为今后的学习和研究打下坚实的基础。
氢氘灯光谱实验报告 【实验目的】 1. 了解平面光栅单色仪的结构与使用方法。 2. 验证氢同位素的存在。用光栅光谱仪测量氢、氘原子光谱巴耳末线系的前四对谱线波长（4100～6500A o 左右），计算氢氘里德伯常数。 3. 通过实验，计算氢和氘的原子核质量比/D H M M ,计算质子与电子的质量比。 【实验原理】 1. 氢、氘原子光谱 氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管（氢灯）中的稀薄氢气（压力在102 Pa 左右），可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔未根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式 = 式中 为氢原子谱线在真空中的波长，＝364.57 nm 是一经验常数；n 取3,4,5 等整数。 若用波数 表示，则变为 ==() 式中称为氢的里德伯常数。 根据玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得 = 式中M 为原子核质量，m 为电子质量，e 为电子电荷，c 为光速，h 为普朗克常数，为真空介电常数，Z 为原子序数。 当时，可得出相当于原子核不动时的里德伯常数（普适的里德伯常数）
所以 对于氢，有 这里是氢原子核的质量。 由此可知，通过实验测得氢的巴尔末线系的前几条谱线的波长，可求得氢的里德伯常数。 里德伯常数是重要的基本物理常数之一，对它的精密测量在科学上有重要 意义，目前它的推荐值为 =10973731.568549(83) 谱线符号波长(nm) 658.280 486.133 434.047 410.174 397.007 388.906 383.540 379.791 377.063 375.015 值得注意的是，计算和时，应该用氢谱线在真空中的波长，而实验是在空
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
光纤通信实验报告光谱仪的使用 实验报告：光纤通信实验——光谱仪的使用 一、实验目的 1.了解和掌握光纤通信的基本原理和光谱分析方法。 2.学习并实践如何使用光谱仪进行光谱分析和数据处理。 3.通过实验，提高对光纤通信和光谱分析的理解和技能。 二、实验原理 在光纤通信中，光谱仪是一种非常重要的仪器。它可以通过对光信号的波长和强度进行分析，提供关于光源、光纤及其传输系统的有价值的信息。光谱仪通常由光栅、检测器和计算机软件组成。光栅用于分光和波长选择，检测器则用于检测经过光栅的光信号，而计算机软件用于处理和分析数据。 三、实验步骤 1.准备阶段：确认实验所需的所有设备和材料（光纤、光源、 光谱仪、计算机等）都已准备齐全。同时，确保光谱仪的 接口干净，无尘和无损伤。 2.连接光纤传输线：将一端的光纤传输线插入光谱仪的接口， 确保插入牢固。将另一端的光纤传输线插入待测样品或光 源的接口。 3.设置光谱仪参数：打开光谱仪电源，并等待其初始化。使 用仪器提供的光谱软件或界面，设置光谱仪的参数，包括 光谱范围、积分时间等。确保所设置的参数符合实际需求。
4.获取光谱数据：点击软件或界面上的“获取数据”按钮，光 谱仪将开始测量待测样品或光源的光谱数据。确保待测样 品或光源保持稳定，以获得准确的光谱数据。等待测量完 成后，保存光谱数据至指定位置。 5.分析和处理数据：使用光谱分析软件进行数据处理和分析， 如峰值识别、波长测量等。按照实际需求，获取所需的光 谱特征参数，并记录或导出数据。 6.关闭光谱仪：使用软件或界面上的“关闭”按钮，停止光谱 仪的工作。断开光纤传输线并小心存放，避免弯曲或损伤。 四、实验结果及分析 在完成实验后，将获得的谱线数据导入到数据处理软件中，进行进一步的分析。通过观察谱线的形状、波峰和波谷的位置，可以获得关于样品或光源的许多有价值的信息。例如，通过观察光源的发射谱线，可以了解光源的发射波长、强度分布等信息，这对于光纤通信系统的设计和优化非常有帮助。 五、实验总结 通过本次实验，我们深入了解了光纤通信中的光谱分析和处理方法，掌握了如何使用光谱仪获取和分析光谱数据。实验结果清晰地展示了光谱仪在光纤通信中的重要作用。同时，我们也发现了一些在实验过程中需要改进的地方，例如提高连接光纤的稳定性和注意保护光纤不受损伤等。在今后的学习和实践中，我们将继续努力提高实验技能和方法，为光纤通信的发展做出
直读光谱仪的原理及应用实验报告 1. 引言 直读光谱仪是一种广泛应用于光学领域的仪器，用于测量物质的光谱特性。本 实验旨在了解直读光谱仪的工作原理，并通过实验验证其在光谱分析中的应用。 2. 原理 直读光谱仪基于光的衍射和干涉原理，通过分光装置将光分散成一系列波长不 同的光束，然后使用光电探测器测量每个波长的光强，从而获取样品的光谱信息。 2.1 分光装置 分光装置是直读光谱仪的核心部分，主要包括光栅、准直器和入射狭缝。光栅 是一个具有周期性结构的光学元件，可以将入射光分散成不同波长的光束。准直器用于平行化光束，确保光束垂直射入光栅。入射狭缝用于控制入射光的宽度和方向。 2.2 光电探测器 光电探测器将经过分光装置分散的光束转化为电信号。常用的光电探测器有光 电二极管（Photodiode）和光电倍增管（Photomultiplier Tube）。光电二极管适 用于较强光信号的测量，而光电倍增管可以增强较弱的光信号。 2.3 数据处理与显示 直读光谱仪通常配有数据处理系统，用于接收光电探测器产生的电信号，并将 其转化为光谱图。数据处理系统还可以进行信号增强、背景去除等数据处理操作，以提高光谱的准确性和可视化效果。 3. 实验步骤 进行直读光谱仪的原理实验，按照以下步骤进行： 1.准备实验所需材料和器材，包括直读光谱仪、样品、光源等。 2.将样品放置在光路中，确保光线能够正常穿过样品。 3.打开直读光谱仪的电源，启动数据处理系统。 4.调整分光装置的入射狭缝，使光束在正常范围内。 5.执行光谱扫描操作，记录每个波长对应的光强数值。 6.根据实验要求，可以进行多次扫描，并对数据进行平均处理。