光栅光谱仪的使用(北科大实验报告)

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一、实验目的与实验仪器1.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。

2.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。

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.平面反射式闪耀光栅原理（1）θ方向的光强：Iθ=(sinαα)2(sinNβsinβ)2（2）光栅方程：d（sinθ+sin i）= kλ（3）闪耀光栅：光强最大的方向就是槽面反射定律所规定的方向，0级谱线出现在光栅平面反射的方向，闪耀光栅能够把能量集中在需要的光谱级里。

（4）闪耀波长的计算：λ=2dsinγk2.平面光栅光谱仪的结构与组成（1）光学系统结构：光栅：1200/mm；闪耀波长250nm；M1和M2凹面镜焦距为300mm；狭缝0-2mm连续可调。

电子系统：电源系统、光接收系统、步进电动机系统组成。

光学接收系统：光电倍增管及其放大电路组成。

光电倍增管：光信号转变成电信号。

是测光仪器和光电自动化设备中的主要探测元件。

目前测量光信号最灵敏的器件之一。

结构：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。

以汞灯的两条黄谱线（波长为577.0nm和579.1nm）为例测出谱线λ1和λ2峰间的间隔a以及峰的半宽度b，则色分辨能力为：Δλ =bαδλδλ=λ2-λ1=2.10nm4.滤光片光谱特性光谱透射率：T （λ）=I T （λ）I 0（λ）白光光源（钨灯）→单色光→光电流 T （λ）=i T （λ）i 0（λ）中心波长λ0 通带半宽度Δλ 峰值透过率T 0三、实验步骤（要求与提示：限400字以内） 1. 准备工作：1) 调节高压到-300~-600V(不要小于-400V)之间，入射缝、出射缝缝宽均预置为0.15 ~0.30mm 之间，打开氘灯，打开计算机，打开程序，首先进行复位操作，复位后按“确定”进入操作主界面；2) 测量参数设置：能量模式（0.0~4095.0），扫描方式（重复扫描1次），波长范围（200~800nm ，可根据实验需要设定上下限）2. 校准光谱仪的波长指示值（通过氘灯光谱上的486.0nm 峰值实现）3. 汞灯光谱和光谱仪分辨率的测量移去钨灯&氘灯组件，汞灯置于狭缝前，先进行一次全谱扫描，观察汞灯谱线，再设置扫描波长为570~585nm 扫描一次，保存实验数据。

实验四 光栅光谱仪实验一、实验目的1、了解光栅光谱仪的工作原理2、掌握利用光栅光谱仪进行测量的技术二、实验仪器WDS 系列多功能光栅光谱仪, 计算机系统三、实验原理光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱测量仪器。

光栅光谱仪是光谱测量中最常用的仪器，基本结构如图1所示。

它由入射狭缝S 1、准直球面反射镜M 1、衍射光栅G 、聚焦球面反射镜M 2、输出狭缝S 2/S 3以及光电倍增管PMT/电荷耦合器件CCD 等光电接收转换器件构成。

图1光栅光谱仪示意图 图2 光栅转动系统示意图衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散器件，是在一块平整的玻璃或金属材料表面（可以是平面或凹面）刻画出一系列平行、等距的刻线，然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构成一块反射试验射光栅。

相邻刻线的间距d 称为光栅常数，通常刻线密度为每毫米数百至数十万条，刻线方向与光谱仪狭缝平行。

入射光经光栅衍射后，相邻刻线产生的光程差Δs = d (sin α ± sin β)，α为入射角，β为衍射角，则可导出光栅方程：(sin sin )d m αβλ±= (1.1)该方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d 联系起来，λ为入射光波长，m 为衍射级次，取0, ±1, ±2, ····· 等整数。

式中的“±”号选取规则为：入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号，在法线两侧时取负号。

如果入射光为正入射α=0，光栅方程变为d sin β = m λ。

衍射角度随波长的变化关系，称为光栅的角色散特性，当入射角给定时，可以由(1.1)导出 d d cos m d βλβ= (1.1) 复色入射光进入狭缝S 1后，经M 2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S 2上，再由S 2后面的电光探测器记录该波长的光强度。

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。

光栅光谱仪实验报告（doc）09级应用物理学03班40908020323肖金龙2012.03.28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。

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。

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。

3.二、光栅光谱仪测试系统组件名称1(LHT75溴钨灯光源室+LPT75溴钨灯稳流电源(bromine tungsten) 2(LHM254波长校准汞灯光源(The Hg lamp house for calibrating grating, the character wavelength is 254nm)3(NFC-532-15陷波滤波装置The 532nm wavelength is bound when light from the lamp house crossing thefilter.4(SPB300 300mm光栅光谱仪(the focus is 300nm) 5(SPB500 500mm光栅光谱仪6(SD 六挡滤光片轮the light filer for six steps 7(SAC 三口样品室sample house10. DCS102数据采集器data acquisition implement 11. PMTH-S1-CR131 光电倍增管photo multiplier tube12. HVC1005 高压稳压电源regulated power supply in high voltage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。

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。

光栅光谱仪的使用22学生姓名所在系（院）2017年3月14日张家梁专业名称应用物理学（通信基础科学）理学院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， 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一一打拿极 增极”）一一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，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，它由光阴极、电子光学输入系统、倍 （又称“倍 阴极发射 光电子3比圈光谓何怙构）及电顼控 m ■■b咼J 卜 调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。

当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角0取+号，异侧时取—号。

单缝衍射 中央主极大的条件是u=0，即sin O=- sin 0或①=0。

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）,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。

光栅光谱仪的使用实验报告：光栅光谱仪的使用一、引言光谱学作为一门重要的实验科学，为我们研究物质光学性质提供了有力的工具。

其中，光栅光谱仪是一种常见的光谱仪器，通过光栅的光栅结构，能够将经光栅发射的入射光分解成不同波长的光，从而通过测量不同波长光的强度，来分析入射光的光谱分布。

本实验旨在熟悉并掌握光栅光谱仪的使用方法，通过实验测定未知光源的光谱分布曲线，并分析实验结果。

二、实验原理当入射光垂直地照射到光栅上时，入射光经过光栅的衍射和干涉后，会形成多个同心圆环，每个圆环上的光强度与相位有关，而相位与入射光的波长λ有关系，表达式为：d·sinθ = mλ，其中θ为入射角，m为衍射级数。

根据这个关系，我们可以计算出每个级数对应的波长λ。

三、实验步骤1.准备实验仪器，确保光学平台水平放置。

2.将光栅放置在入射光束上，并调整光栅的入射角。

3.打开光栅光谱仪，调节入射光源的位置和强度，使得入射光准直且均匀。

4.调整观察屏与入射光的距离，以获得清晰的光谱。

5.在不同的入射角和波长范围，记录观察屏上的光谱分布图案，注意记录光强度的变化。

6.移动光栅或调整角度，获得更多的光谱数据，并记录。

7.重复以上步骤，完成实验数据的收集。

四、实验数据处理1.根据实验数据绘制光谱分布曲线，横轴为波长λ，纵轴为光强度。

2.分析曲线中的峰值和谷底，确定各峰值对应的波长。

3.通过计算光栅的光栅常数d，可以将波长转换成入射角度。

4.根据衍射公式，计算出光栅的衍射级数m，并结合入射角度计算出入射光波长λ。

五、实验结果与讨论通过实验数据处理，我们得到了未知光源的光谱分布曲线，并通过分析曲线中的峰值和谷底，确定了各峰值对应的波长。

根据光栅的光栅常数和衍射公式，我们计算出了入射光的波长。

实验中可能存在的误差主要来自实验仪器的精度、入射光的均匀性以及人为操作的误差等。

为了减小误差，需要仔细调整实验仪器，保证光学系统的准直和稳定性；在观察光谱时，需要确保观察屏与入射光的距离适当，以获得清晰的光谱图案；在记录光谱数据时，要注意对光强度的准确测量。

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）。