单色型小型光栅单色仪

单色仪简介和比较1666年，牛顿在研究三棱镜时发现，太阳光在通过三棱镜后被分解成了七色光。

1814年，夫琅禾费设计了一套包括棱镜、狭缝和视窗的光学系统并观察了太阳光谱中的吸收谱线。

1860年，克希霍夫和本生为研究金属光谱而设计了较完善的现代光谱仪——这标志着光谱学的诞生。

如今光谱分析已经是研究物理光学的主要分析手段，在科研和生产等方面发挥着极大的作用。

在光谱分析中，无论是对荧光光谱，还是穿透吸收光谱，亦或是拉曼光谱的研究，获得单色光都是不可缺少的手段。

其方法有很多，如单色光源、颜色玻璃和干涉滤光片。

除此之外，单色仪也是一种常见的获得单色光的方法。

单色仪一般通过色散、衍射等方法，将紫外、可见和红外的光谱区里的复合光分解成不同波长的单色光。

按照不同的分类标准，单色仪可以分为很多种。

常用的分类是：光栅单色仪和棱镜单色仪两种。

光栅单色仪按光束入射方式可分为正入射、掠入射和投射单色仪；按光学系统分布可分为罗兰圆和非罗兰圆两种；按衍射光栅面型可分为平面、球面和环面单色仪三种。

一、单色仪的分类简介1、棱镜单色仪棱镜单色仪是晶体单色仪的一种，此类单色仪以晶体作为分光元件。

用作同步辐射X射线波段的分光系统，由于晶体单色仪的衍射面是晶格面，所以对真空环境的要求可以比较低（10-1Pa）。

普通的棱镜单色仪通常由三部分组成，准光镜系统、色散系统和成谱系统。

如上图所示。

①准光镜系统：它是由准直光物镜L1和放在L1焦平面上的狭缝S组成；②色散系统，它是由棱镜P等组成；③成谱系统，它是由物镜L2和其焦平面上的像屏组成。

成谱系统形式的不同，仪器的名称就不同。

若采用的是望远镜来观察光谱，则叫做“棱镜分光镜”；若采用物镜和感光板进行摄谱，则叫做“棱镜摄谱仪”；若用狭缝来分离谱线，就叫做“单色仪”。

棱镜单色仪原理是复色光从狭缝进入，准光镜系统能够将其转变成平行光，然后入射棱镜。

色散系统将来自准光系统的平行光均匀而广泛地照射在棱镜P的折射面A上，经过棱镜的折射后，复平行光就分解成沿不同方向传播的单色光。

光栅单色仪实验报告光栅单色仪实验报告引言：光栅单色仪是一种常用的光学仪器，用于分离光的不同波长，以实现光谱分析。

本实验旨在通过实际操作光栅单色仪，了解其原理和使用方法，并通过实验结果验证其性能。

一、实验原理光栅单色仪的原理基于光的衍射现象。

当光通过光栅时，会发生衍射现象，光栅上的周期性结构会使得光的不同波长发生不同程度的衍射。

光栅单色仪利用这一特性，通过调节光栅的角度和入射光的波长，将光分离成不同波长的光束，进而进行光谱分析。

二、实验器材与方法1. 实验器材：光栅单色仪、白炽灯、狭缝、凸透镜、光电二极管、光电二极管电流测量仪等。

2. 实验方法：（1）调整光栅单色仪：将光栅单色仪放置在水平的台面上，调整光栅单色仪的位置，使其稳定。

（2）调整入射光的角度：将白炽灯放置在光栅单色仪的一侧，通过狭缝调节入射光的强度，然后通过调整光栅单色仪的角度，使入射光垂直射向光栅。

（3）观察光的衍射：将凸透镜放置在光栅单色仪的一侧，调整凸透镜的位置，使其与光栅单色仪的焦点重合。

然后，在凸透镜的焦点处放置光电二极管，并连接光电二极管电流测量仪。

（4）记录实验数据：通过调整光栅单色仪的角度，观察光电二极管电流的变化，并记录下相应的角度和电流数值。

三、实验结果与分析在实验中，我们通过调整光栅单色仪的角度，观察到了光电二极管电流的变化。

实验结果显示，当光栅单色仪的角度发生变化时，光电二极管电流也会随之变化。

这是因为光栅单色仪的角度变化会导致入射光的波长发生变化，从而影响到光的衍射现象。

通过进一步分析实验数据，我们可以得出光栅单色仪的分辨本领。

分辨本领是指光栅单色仪能够分辨两个波长之间的最小差异。

在实验中，我们通过测量光电二极管电流的变化，可以确定光栅单色仪的分辨本领。

实验结果显示，光栅单色仪的分辨本领较高，能够分辨出波长之间非常小的差异。

四、实验误差与改进在实验中，由于仪器的精度和实验条件的限制，可能会产生一定的误差。

例如，光栅单色仪的角度调节可能不够精确，导致测量结果的误差。

多功能光栅光谱仪（单色仪）的构造图
多功能光栅光谱仪（单色仪）是一个光谱分析研究的通用设备。

可以研究诸如氢氘光谱，钠光谱等元素光谱（使用元素灯作为光源），也可以作为更为复杂的光谱仪器的后端分析设备，比如激光拉曼/荧光光谱仪。

多功能光栅光谱仪（单色仪）的结构包括：
1、光源
2、光栅及反射镜
3、准光镜和物镜
4、入射出射狭缝旋钮
5、接收设备（光电倍增管/CCD）
6、计算机及软件系统
图1：多功能光栅光谱仪（单色仪）
图2：多功能光栅光谱仪光路图
图3：多功能光栅光谱仪内部结构
图4：光栅及反射镜
光栅由步进电机驱动，由计算机软件驱动，可以获得较高的精度。

反射镜1将由入射狭缝进入的光线反射到准光镜上。

反射镜2离开光路时，物镜上射来的光线直接进入出射狭缝到光电倍增管，而当反射镜2进入光路时，出射光线被反射到CCD接收器。

图5：准光镜和物镜
图6：入射出射狭缝旋钮
狭缝宽度：0～2mm连续可调。

图7：接收设备（光电倍增管/CCD）。

光栅单色仪的调整和使用 31 80实验题目：光栅单色仪的调整和使用实验目的：了解光栅单色仪的原理、结构和使用方法，通过测量钨灯、LED 和汞灯的光谱了解单色仪的特点。

实验原理：一.光栅单色仪的结构和原理 <2002、分光系统，3、接受系统。

单色仪的光源有：火焰、 电火花、激光、高低压气体灯（钠灯、汞灯等）、星体、太阳等。

如下图所视，当入射光与光栅面的法线N 的方向的夹角为φ（见图）时，光栅的闪耀角为θ。

取一级衍射项时，对于入射角为φ，而衍射角为θ时，光栅方程式为：d(sin φ＋sin θ)= λ因此当φ、θ一定时，波长λ与d 成正比。

几何光学的方向为闪耀方向，则可以算出不同入射角时的闪耀波长，由于几何光学方向为入射角等于反射角的方向，即)(b b θθθφ---=-，所以有φθθ-=b 2，光栅方程式改为：λφθφ=-+))2sin((sin b d单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm 光栅的面积64⨯64mm 2 光栅的刻划密度为1200线/mm 二、狭缝宽度缝宽过大时实际分辨率下降，缝宽过小时出射狭缝上得到光强太小。

最佳狭缝宽度为：Dfa n λ=86.0。

其中f 为抛物镜的焦距，D 是由光栅和抛物镜的口径限图1 单色仪的组成光源透镜分光系统接收系统系统制的光束的直径，实验中f ＝500mm ，D=64mm 。

根据光学的理论知识可知，光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率和光谱分辨本领。

根据光学的理论知识可以知道，光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率和光谱分辨本领。

理论上它们分别为：式中N 为光栅的总线数，在本实验中N 为64⨯1200=76800，m 为所用的光的衍射级次，本实验中m=1。

实验中由于光学系统的象差和调整误差，杂散光和噪声的影响，加上光源的谱线由于各种效应而发生增宽，所以实际的谱线半角宽度远远大于理论值，因此光谱仪的实际分辨本领远远小于76800。

数据及数据处理：焦距f=500mm.光栅的面积64⨯64mm 2 光栅的宽度D=64mm ，光栅的刻划密度为1200线/mm,1、最佳狭缝宽度D fa n λ=86.0=0.86×500 ×579.06/64 nm=3.891μm D fa n λ=86.0=0.86×500 ×576.96/64 nm=3.876μm2、理论分辨本领R=1×64×1200=76800m 为干涉级次，这里m=1，N 为光栅的总线条数。

不同单色仪的探究摘要：本文综合介绍了不同种类的单色仪以及各自的原理，并且对棱镜单色仪和光栅单色仪的优缺点进行了一些比较，最后对单色仪的现状进行了一些阐述，对单色仪中存在的一些问题进行了简单归纳。

关键词：棱镜单色仪，光栅单色仪，单色仪比较1666年，牛顿在研究三棱镜时发现太阳光通过三棱镜后被分解成了七色光。

1814年，夫琅禾费设计了一套包括棱镜、狭缝和视窗的光学系统并观察了太阳光谱中的吸收谱线。

1860年，克希霍夫和本生为研究金属光谱而设计了较完善的现代光谱仪，标志着光谱学的诞生。

如今光谱分析已经是现在研究物理光学的主要分析手段，在科研和生产等方面发挥着极大的作用。

在光谱分析中，无论是对于荧光光谱，还是穿透吸收光谱，还是拉曼光谱的研究，获得单色光是不可缺少的手段。

除了单色光源外、颜色玻璃和干涉滤光片外，单色仪也是一种获得单色光的途径。

单色仪是一种通过色散、衍射等方法将紫外、可见和红外的光谱区里的复合光分解成不同波长的单色光。

按照不同的分类标准，单色仪可以分为很多种。

常用的单色仪分为光栅单色仪和棱镜单色仪。

光栅单色仪按光束入射方式可分为正入射、掠入射和投射单色仪；按光学系统分布可分为罗兰圆和非罗兰圆；按衍射光栅面型可分为平面、球面和环面单色仪。

一、不同种类的单色仪1、棱镜单色仪棱镜单色仪是晶体单色仪的一种，此类单色仪是以晶体作为分光元件的，用作同步辐射X射线波段的分光系统，由于晶体单色仪的衍射面是晶格面，所以真空环境的要求可以比较低（10-1 Pa）。

普通的棱镜单色仪通常由三部分组成，准光镜系统、色散系统和成谱系统。

如下图所示：准光镜系统，它是由准直光物镜L1和放在L1焦平面上的狭缝S组成；色散系统，它是由棱镜P等组成；成谱系统，它是由物镜L2和在其焦平面上的像屏组成。

成谱系统形式的不同，仪器的名称就不同。

若采用的是望远镜来观察光谱，则叫做“棱镜分光镜”；若采用物镜和感光板进行摄谱，则叫做“棱镜摄谱仪”；若用狭缝来分离谱线，则叫做“单色仪”。

#### 一、实验目的1. 了解光栅的类型及制作过程。

2. 掌握单色仪的工作原理。

3. 通过实验验证光栅单色仪对光束的色散和选择作用。

4. 测定不同波长光的色散率。

#### 二、实验原理光栅单色仪是一种利用光栅分光原理，实现单色光选择的光学仪器。

它主要由光源、入射狭缝、光栅、聚焦透镜和出射狭缝组成。

当白光或其他复合光通过入射狭缝进入单色仪后，光栅将其色散成不同波长的光，然后通过聚焦透镜将不同波长的光聚焦到出射狭缝，从而实现单色光的选择。

#### 三、实验仪器1. 光源：低压汞灯2. 入射狭缝：SZ-273. 平面镜：M24. 二维架：SZ-075. 三维调节架：SZ-166. 自准球面镜：f500 或 302mm7. 平面闪跃光栅G：1200条/mm8. 干版架：SZ-129. 出射狭缝：SZ-4010. 二维平移底座：SZ-0211. 三维平移底座：SZ-0112. 升降调整座：SZ-03#### 四、实验步骤1. 将光源、入射狭缝、平面镜、二维架、三维调节架、自准球面镜、平面闪跃光栅G、干版架、出射狭缝、二维平移底座、三维平移底座和升降调整座依次组装成光栅单色仪。

2. 调节各部件中心高度，使光路主截面大致平行于台面。

3. 用 f=50mm 透镜将汞灯光聚在入缝上（缝宽0.5mm）。

4. 按照装置图放置各部件，安装光栅时应使箭头记号朝上，以保证闪耀效果。

5. 用白纸检查 M1、G 和 M2 上的投射光，要求丰满不漏，进程不挡光。

6. 调节 M1 上的入射光束和出射光束夹角，使其成小角度，近似认为光路是利特洛自准的。

7. 用白屏取代出缝，找到最佳聚焦位置，再安放出射狭缝。

两个狭缝的刀口面必须面对入射方向，工作宽度约可调到 0.02mm。

8. 测量不同波长光的衍射角，计算色散率。

#### 五、实验结果与分析1. 通过实验测量得到不同波长光的衍射角，计算色散率。

2. 分析实验结果，验证光栅单色仪对光束的色散和选择作用。

光栅单色仪实验报告实验目的本次实验的主要目的是理解光的色散现象，学习如何使用光栅单色仪，掌握测量光谱的方法和技巧。

实验原理光栅单色仪是一种利用光的色散原理来分离光谱的仪器。

在光栅单色仪中，光的入射角度、光栅线数以及波长大小均是影响光谱分布的重要因素。

当光线通过光栅时，由于光的波长不同，不同的波长会以不同的角度偏转。

由于光栅上的栅线数越多，离散度也就越大，因此能够分离的光谱范围也就越大。

具体来说，光栅单色仪中，光线在经过光栅后，被分为许多色散光束，每束色散光由一个波长组成。

这些色散光束在接收屏幕上形成一系列独立的光点，每个光点对应一个特定的波长。

根据这些光的位置和亮度分布，可以得到一条连续的光谱线。

实验器材和药品光源、准直器、光栅单色仪、接收屏幕、三角架、移动卡尺、百分尺、观察屏幕移动卡尺、透镜。

实验过程1. 准备工作。

将光源放置在三角架上，调整准直器和光栅单色仪，保证光线尽量垂直和平行。

将接收屏幕放在光栅单色仪的出口处。

2. 测量光源的波长范围。

将光栅单色仪的角度调整到0度，让整个光谱显示在接收屏幕上。

移动卡尺，测量每个颜色的波长数值，记录并标记在数据表中。

3. 测量汞谱线的波长。

更换光源并将光栅单色仪的角度调整到特定角度。

这个过程的完成需要不断地调整角度，在适当的角度上观察汞谱线中的最强线位置，并记录下相应的波长值。

观察屏幕移动卡尺的位置可用于检查数据的准确性。

4. 计算色散率和光栅常数。

使用公式计算每一谱线的色散率和光栅常数。

色散率可以通过应用公式来计算：Dλ/Dx=tanφ/mφ是角度，m是观察到的严格次序数，x是经过光栅的光线的平移量。

光栅常数可以通过式子计算：dλ=mΔλ=Nd sinφ其中Δλ是过光栅的单色光的波长差，N是光栅的总线数，d是每一条光栅线的间距，φ是光线倾斜的角度。

实验结果1. 光源的波长范围对于一般的白光，波长分布范围应为370nm到700nm范围内。

在实验中，我们得到的数据表明，白光径流的波长在此范围内变化。

光栅单色仪安全操作及保养规程光栅单色仪（Grating Monochromator）是一种用于测量光谱的仪器。

广泛应用于各种实验室和工业生产领域。

在使用过程中，正确的操作流程和维护保养是至关重要的。

本文将介绍光栅单色仪的安全操作和保养规程，以确保精度和可靠性。

安全操作规程1. 穿戴安全装备在使用光栅单色仪之前，应穿戴适当的安全装备，例如实验室服、防护眼镜和手套等。

确保完全保护头、眼睛和手等容易受到危害的部位。

特别注意，在任何时候，不要使用手指触摸接触任何形式的光源，以免受到光线的伤害。

2. 正确放置光栅单色仪在使用光栅单色仪之前，需要将设备放置在放置平稳的表面上。

仔细检查设备的脚垫是否完好，确保稳固。

特别注意，在使用过程中，不要将光栅单色仪放置在热源和电磁源附近，以免影响测量精度。

3. 避免超负荷操作在使用光栅单色仪时，需要避免出现过量的试样和光源。

必须确保在设备允许的负荷范围内操作，以避免发生意外和损坏设备。

特别是在加入试样时，要按照仪器说明书中的操作步骤进行。

4. 正确操作参数设置在使用光栅单色仪时，需要设置正确的操作参数，例如光源强度、次数、波长范围和步进等。

必须请参考仪器操作指南设置正确的参数，确保性能、准确性和可重现性。

特别注意：不要瞬间调整参数设置，以免影响仪器和被测试物质的性能。

5. 风险评估在进行任何实验时，应评估具体操作所涉及的风险。

对于可能涉及的生命和健康危险，必须采取适当的预防措施。

特别注意：在进行有毒和放射性物质的检测时，一定要采取特殊的保护措施，以确保实验安全。

保养规程1. 清洁光栅单色仪在使用光栅单色仪之前，请仔细检查设备的外观及内部是否干净无尘。

检查仪器表面有没有损伤，以及是否有油污等污渍。

定期将设备内部和外部进行清洁，以确保高质量、可靠的测试数据。

特别注意：不要在正在运行的设备上擦拭或清洁，必须在设备停用后进行清洁。

2. 定期维护光栅单色仪在使用光栅单色仪过程中，需要定期检查设备的性能和功能，确保设备保持一致的性能和精度。

光谱仪的分类光谱仪的种类很多，分类方法也很多，根据光谱仪所采用的分解光谱的原理，可以将其分成两大类：经典光谱仪和新型光谱仪。

经典光谱仪是建立在空间色散（分光）原理上的仪器；新型光谱仪是建立在调制原理上的仪器，故又称为调制光谱仪。

经典光谱仪依据其色散原理可将仪器分为：⎧⎪⎨⎪⎩棱镜光谱仪衍射光栅光谱仪干涉光谱仪根据接收和记录光谱的方法不同，光谱仪可分为：⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩看谱仪摄谱仪光电直读光谱仪光电光谱仪光电单色仪分光光度计 根据光谱仪器所能正常工作的光谱范围，光谱仪可分为：~nm ~nm ~nm nm~2.5m ~m m~mm ⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩真空紫外（远紫外）光谱仪（6200）紫外光谱仪（185400）可见光光谱仪（380780）近红外光谱仪（780μ）红外光谱仪（2.550μ）远红外光谱仪（50μ1）根据仪器的功能及结构特点，光谱仪可分为下列类型：1、单色仪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩平面光栅单色仪凹面光栅单色仪棱镜单色仪双单色仪2、发射光谱仪⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩火焰光度计看谱仪摄谱仪光电光谱仪谱线测量光谱仪3、吸收光谱仪⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩真空紫外分光光度计可见分光光度计紫外可见分光光度计双波长分光光度计红外分光光度计原子吸收分光光度计4、荧光光谱仪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩原子荧光光度计荧光光度计荧光分光光度计荧光检测计5、调制光谱仪⎧⎪⎨⎪⎩傅里叶变换光谱仪阿达玛变换光谱仪栅栏调制光谱仪6、其他光谱仪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩激光拉曼光谱仪快速扫描光谱仪相关光谱仪光声光谱仪成像光谱仪多光谱扫描仪色度仪测色色差计白度计。