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单色仪的原理
单色仪是一种用于分析光谱的仪器，它能够将复杂的光信号分解成不同波长的单色光，从而帮助人们研究物质的成分和性质。
单色仪的原理主要基于光的色散和检测技术，下面我们将详细介绍单色仪的原理。
首先，单色仪的原理基于光的色散现象。
当白光通过单色仪的光栅或棱镜时，不同波长的光会按照其波长大小被分散成不同的方向。
这种色散现象使得单色仪能够将复杂的光信号分解成不同波长的单色光，为后续的光谱分析提供了基础。
其次，单色仪的原理还涉及到光的检测技术。
分解后的单色光会被接收器接收并转换成电信号，然后经过放大和处理，最终形成光谱图像。
通过对光谱图像的分析，人们可以得知物质的成分和性质，从而实现对物质的分析和检测。
除此之外，单色仪的原理还包括光路的设计和调节。
良好的光路设计能够保证光线的稳定传输和准确分解，而精确的光路调节则能够保证光谱的准确性和可靠性。
总的来说，单色仪的原理主要基于光的色散和检测技术，通过将复杂的光信号分解成单色光，并利用光的特性进行分析和检测，从而实现对物质的研究和应用。
这种原理不仅在科学研究领域有着重要的应用，还在工业生产和环境监测等领域发挥着重要作用。
综上所述，单色仪的原理是基于光的色散和检测技术，通过光路设计和调节，将复杂的光信号分解成单色光，并利用光谱分析技术进行物质的研究和应用。
这种原理的应用不仅在科学研究领域有着重要意义，还在工业生产和环境监测等领域发挥着重要作用。
希望本文能够对读者对单色仪的原理有所了解，并对相关领域的研究和应用有所帮助。
实验一 用光柵光谱仪测定介质的吸收光谱介质的吸收光谱与发射光谱一样，不但用于光谱分析，而且用于研究物质结构。
在原子物理、分子物理、化学、天体物理等领域内，吸收光谱是一种重要的研究手段。
光谱仪是常用的基本光学仪器，可用于测量介质的光谱特性、光源的光谱能量分布等。
本实验中用光谱仪测量钕玻璃的吸收曲线。
实验目的1． 了解光柵光谱仪的构造及其使用方法2． 加深对介质光谱特性的了解，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，剩下的光从介质板透射出来。
设有一束波长为λ，入射光强为I 0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d 的介质平板上，如图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I 1，到达界面2的入射光的强度为I 2，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T i 分别为 T =I I T（1）i T =12I I （2） 这里的I R ，I 1，I 2，和I T ，都应该是光在界面1和2上以及介质中多次反向和透射的总效果。
一般来说，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。
我们将光谱透射率与波长的关系曲线称为透射曲线。
在均匀介质内部，光谱透射率与介质厚度有如下关系ad i e T -= （3）式中，a 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有关，而且与入射光的波长有关。
吸收系数与波长的关系曲线称为吸收曲线。
设光垂直入射到厚度d 为的介质上，光要从前后表面发生反射，如果a 值很小，反射可以进行多次，若介质表面的反向系数为R ，则透过样品的光强为图1 一束光入射到平板上++++=4321T T T T T I I I I I+-+-=--adad e R R I e R I 32202011）（）（ adade R e R I 222011----=）（ （4） 式中I T 1、I T 2、I T 3、I T 4、…，分别表示从界面2第一次透射，第二次透射，…，光的光强。
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。
塞曼效应实验报告完整版[实验报告标题][摘要]本实验通过实验测量了在磁场中的谱线分裂现象，即塞曼效应。
利用自制的光学仪器测量了铯原子的谱线分裂，验证了磁场对谱线的影响。
实验结果表明，在磁场存在下，谱线会发生分裂，且分裂数量与磁场的强度正相关。
本实验对于深入理解原子光谱和量子力学有重要的意义。
[引言]塞曼效应是物理学中一个重要的现象，它揭示了磁场对于原子能级结构的影响。
塞曼效应通过分裂原子的光谱线，使我们能够更加准确地研究原子结构和磁场的关系。
塞曼效应的发现对于量子力学和磁学的发展起到了重要的推动作用。
本实验旨在利用自制的光学仪器观察和测量铯原子的塞曼效应，并验证磁场对于谱线分裂的影响。
[实验原理]塞曼效应是指原子在外加磁场作用下，能级发生分裂，不同能级对应的谱线分成多条。
根据塞曼效应的原理，我们可以通过测量分裂后的谱线数量来间接测量磁场的强度。
塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应。
正常塞曼效应是指能级的劈裂符合朗德因子gJ的规律，而反常塞曼效应则不符合。
根据塞曼效应的原理，我们可以得到塞曼能级的能量差公式为:ΔE=gJμBΔM其中，ΔE是能级的能量差，gJ是朗德因子，μB是玻尔磁子，ΔM是能级的劈裂数。
[实验步骤]1.搭建实验装置：使用自制的光学仪器搭建实验装置，包括光源、单色仪、磁场系统和光电倍增管。
2.调节光源和单色仪：使用准直的光源和单色仪，使光线垂直入射并通过单色仪的狭缝得到单色光。
3.加入磁场：打开磁场系统，通过调节电流和磁场方向，使得磁场垂直于光线传播的方向。
4.观察光谱：在磁场存在下，观察光谱线的变化，记录分裂后的谱线数量。
5.测量磁场强度：通过调节磁场的电流，测量分裂后的谱线数量与磁场强度的关系。
[实验结果]在实验中，我们使用铯原子作为样品，观察了它的谱线在磁场存在下的分裂情况。
通过观察和测量，我们发现在磁场存在下，铯原子的谱线发生了分裂，分裂数量与磁场的强度正相关。
[实验讨论]通过本实验的观察和测量结果，我们得出了塞曼效应对光谱线的影响是存在且可测量的。
用单色仪测定介质的吸收曲线一、实验目的1、了解单色仪的构造原理并掌握其使用；2、加深对介质光谱特性的了解，掌握测量介质的吸收曲线或透射曲线的原理和方法；3、初步了解光电池的工作原理及其应用。
二、实验原理当一束光入射到有一定厚度的介质平板上时，有一部分被反射，另有一部分光被介质吸收，剩下的光以介质板透射出来。
设有一束波长为，入射光强为的单色平行光垂直入射到一块厚度为d的介质平板上，如图1所示。
若从界面1射回的反射光的光强为，从界面1向介质内透射的光的光强为，入射到界面2的光的光强为，从界面2出射的透射光的光强为，则定义介质板的光谱外透射率和介质的光谱透射率分别为：这里，，，，都应该是光在界面1和2上以及介质中多次反、透射的总效果。
通常，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。
这里为简单起见，对以上及以后的各个与波长有关的量都省略波长标记，但都应理解为广谱量。
光谱透射率与波长的关系曲线称为透射曲线。
在介质内部（假定内部无散射），光谱透射率与介质厚度d有如下关系：式中， 称为介质的线性吸收系数，一般也称为吸收系数。
它不仅与介质有关，而且与入射光的波长有关。
吸收系数 与波长 的关系曲线称为吸收曲线。
设光在单一界面上的反射率为R ，则透射光的光强为式中， ，…分别表示光从界面2第一次透射，第二次透射……的光的光强。
所以通常，介质的光谱透射率i T 和吸收系数 是通过测量由同一材料（ 相同）加工成的、表面性质相同（R 相同）但厚度不同的两块试样的光谱外透射率后计算得出的。
设两块试样的厚度分别为1d 和2d ，21d d ，光谱外透射率分别为 和 ，则又一般R 和 都很小，故上式可近似为（ ） 所以综合以上本实验中采用光电池和微电流放大器测量光强。
合适条件下，光电池输出的光电流与照射到它表面的光的光强成正比。
光电流经由微电流放大器后由数字表直接显示其数值，从而计算光谱透射率和吸收系数，即其中，和分别表示式样厚度为和时微电流放大器上数字表的示值。
![棱镜单色仪的定标[指南]](https://uimg.taocdn.com/030a5a1d78563c1ec5da50e2524de518964bd398.webp)
棱镜单色仪的定标【实验目的】1、了解单色仪的结构，分光原理和使用方法；2、做出单色仪的定标曲线。
【实验仪器】反射式棱镜单色仪，高压汞灯、读数显微镜、会聚透镜仪器介绍：单色仪----能够从复合光源中分解出独立的、足够狭窄的、波长连续可调的单色光的仪器。
按波长来分，有红外单色仪、紫外单色仪、可见光单色仪；按分光元件来分，有光栅单色仪和棱镜单色仪；在棱镜单色仪中按物镜的形式来分，有透射式单色仪和反射式单色仪。
我们这个实验用的是：反射式玻璃棱镜单色仪，分光波段在可见光范围内。
反射式玻璃棱镜单色仪反射式玻璃棱镜单色仪的光学系统由三部分组成：1、入射准直系统-----狭缝1S 和凹面镜1M ，1S 恰好处在2M 的焦平面上。
其作用是将进入狭缝1S 的光变为平行光。
2、色散系统----平面镜M 和三棱镜P ，二者作为一个整体安装在转台上。
平行入射的复合光经过平面镜M 反射到三棱镜P 上，分解成按波长排列向不同方向偏折的单色光。
随着棱镜的转动，只有满足最小偏向角条件的入射光，才能从出射狭缝射出。
棱镜转了，出射光的波长也就发生了变化。
3、出射聚光系统----出射狭缝2S 和聚焦凹面镜2M 。
2S 恰好处在2M 的焦平面上。
将棱镜P 分解出的不同方向的单色光中的一束（哪一束？）汇聚到狭缝2S 上。
单色仪的机械部分包括狭缝和读数鼓轮。
狭缝的调节要仔细，不要挤坏。
读数鼓轮与万向接头转动杆及把手相连。
转动把手，棱镜就转，输出光的波长就在变。
读数鼓轮的数值与棱镜的位置相对应，也就是与出射光的波长相对应。
【实验原理】三色仪不是直接用波长分度定标而是用鼓轮读数来表示，因在使用单色仪之前要定标：利用已知波长的光谱线标定鼓轮的读数，做出鼓轮读数与波长之间的关系曲线。
这个过程称之为单色仪的定标。
单色仪的定标要借助于已知波长的线光谱光源来进行。
本实验选用的光源为高压汞灯。
在可见光波段内，用读数显微镜可以观察到30多条谱线。
其相对强度和波长参考P323和P324。
原子吸收光谱操作规程一、实验前准备1.检查仪器设备是否正常工作，包括光源、单色仪、样品室等。
2.准备标准溶液，包括不同浓度的标准溶液和空白溶液。
3.清洁光学元件，如采用火焰原子吸收光谱法时，要清洁火焰枪的内侧和外侧。
二、仪器调试1.调节单色仪，使其产生理想的单色光。
2.标定仪器的波长刻度，使用标准溶液，找到各元素的吸收峰位置。
三、样品处理1.将需要测量的样品溶解或稀释至合适浓度，注意避免溶液的杂质干扰。
2.校正溶剂的基线，使用纯溶剂作为空白溶液，调节溶剂对应波长处的吸光度为零。
四、实验操作1.打开光源并等待其稳定，通常需要预热一段时间。
2.将样品注入样品室，确保室内温度恒定。
3.调节火焰的高度和燃烧条件，使其达到稳定状态。
4.设置波长，并调整光强，使光谱峰值在可线性范围内。
5.调整光谱峰宽和曝光时间，获得明确的光谱图像。
6.记录吸收峰的峰高和波长，并计算出吸收浓度。
五、数据处理1.进行空白校正，将样品吸光度值减去空白溶液的吸光度值。
2.绘制吸收光谱图像，根据吸光度和波长的关系得出浓度和波长的关系。
3.根据标准曲线，计算出各样品的浓度。
4.进行数据分析，如计算平均浓度、标准差等。
六、实验注意事项1.样品室中要保持恒定的温度和湿度，以确保实验结果的准确性。
2.严格控制样品浓度，避免过高或过低的浓度造成不准确的测量结果。
3.避免大气中的水汽和灰尘污染光学元件，定期清洁光学元件。
4.确保光谱仪的稳定性，定期进行仪器的校准和维护。
5.仪器的设置和参数调节应按照操作手册进行，避免随意更改。
6.严格按照操作规程进行实验，避免因操作不规范导致的误差。
分光计的调整和使用分光计是一种用于测量物质吸收、透射、反射光谱的仪器，具有广泛的应用范围。
下面将介绍分光计的调整和使用方法。
一、分光计的调整1.镜面调整：保证基座与准直器平行，通过调节倾斜杠使准直器对称。
2.入射狭缝调整：使用光栅调谐器，设置波长为单色仪标定值，调整入射狭缝宽度，使其尽可能窄。
3.出射狭缝调整：用准直误差最小化方法，使尽量集中。
4.准直器与光栅距离调整：要求做到准直器与光栅平行，可以用光栅调谐器调整。
5.波长调整：由操作手册告之波长调节手段，使用时可以直接调谐到所需波长。
二、分光计的使用1.制备样品：根据实验要求，准备好需要测量的样品，确保样品的清洁和准确。
2.电源准备：确保分光计的电源线接好，并检查电源开关是否打开。
3.分光计预热：根据仪器说明，通电后需要预热一段时间，一般为15-30分钟。
4.波长选择：根据实验需要选择波长，将光栅调谐器转动到相应的位置。
5.校准：根据仪器说明书进行仪器校准，以保证测量的准确性。
6.测量样品：将样品放置于样品夹中，并将样品夹插入分光计中。
7.选择检测模式：可以选择吸光度模式、透射模式或反射模式等不同的检测模式。
8.记录数据：在测量过程中，及时记录各个波长下的吸光度或透射率。
9.分析数据：根据所测得的数据进行进一步的分析，可以绘制光谱图或进行定量分析等。
10.关闭仪器：实验结束后，需要将仪器关闭，按照仪器说明进行相应的操作。
总之，分光计的调整和使用需要仔细按照仪器说明进行操作，保证准确性和可靠性。
在使用过程中，还需要注意实验条件的控制和样品处理的准备，以保证实验的可重复性和结果的可靠性。
#### 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。
单色仪原理及应用在科学研究、工业生产和医学诊断等领域，我们常常需要分析和测量光的性质和特性。
为了实现这一目标，单色仪作为一种重要的光学仪器应运而生。
本文将介绍单色仪的原理、工作方式以及其在不同领域的应用。
一、单色仪原理单色仪是一种用于将混合光分解成不同波长的光谱成分的仪器。
其主要原理基于光的色散现象，即不同波长的光在通过介质时会以不同的角度偏折。
最常见的单色仪是光栅单色仪。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，其表面由许多等间距的凹槽或凸起构成。
当光通过光栅时，由于不同波长的光会与光栅的周期相匹配，因此会在不同角度上产生衍射。
这样，单色仪利用光栅的色散特性，将输入的多色光分散成不同波长的单色光。
二、单色仪的工作方式单色仪通常由三个主要部分组成：入射口、光栅和出射口。
当光进入入射口后，首先会经过一个狭缝，以确保只有来自一个方向的光通过。
接下来，光线会被光栅衍射，根据不同波长的光在光栅上的偏折角度，分散成不同的光谱成分。
在单色仪中，可以通过调节入射角或光栅的位置来选择所需的特定波长。
一般情况下，单色仪会配备探测器来检测经过光栅衍射后的光信号，并将其转换为电信号进行进一步处理和分析。
三、单色仪的应用1. 光谱分析：单色仪在光谱学中起着关键作用。
它可以将光分解成不同波长的组分，从而帮助科学家分析物质的成分、结构和特性。
光谱分析广泛应用于化学、生物学、物理学等学科。
2. 光学研究：在光学研究中，单色仪用于研究光的衍射、干涉、偏振等现象，帮助深入理解光的性质和行为。
3. 光学通信：在光纤通信中，单色仪用于选择特定波长的光信号，以便进行多路复用和解复用，从而实现高速、高带宽的通信。
4. 材料分析：单色仪广泛应用于材料表征和分析，例如用于研究半导体材料的能带结构和光学特性。
5. 化学分析：单色仪在化学分析中可用于测定溶液中物质的浓度，根据溶液对特定波长的吸收情况，可以得到溶液中物质的浓度信息。
6. 医学诊断：在医学影像学中，单色仪可以用于测量X射线的波长，从而获得关于人体组织结构的信息，帮助医生进行诊断。
单色仪定标实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对单色仪的定标实验，掌握单色仪的原理和使用方法，以及了解单色仪的定标原理和步骤。
二、实验仪器和设备。
1. 单色仪。
2. 光源。
3. 样品。
三、实验原理。
单色仪是一种用于测量物质吸收、发射或透射光谱的仪器。
它通过将光分解成各个波长的组成部分，从而可以得到样品对不同波长光的吸收、发射或透射情况。
在定标实验中，我们需要确定单色仪的分辨率和灵敏度，以确保后续实验的准确性和可靠性。
四、实验步骤。
1. 准备工作，将单色仪和光源连接好，调节单色仪的波长范围和光强度。
2. 定标前的准备，将样品放入单色仪中，调节单色仪使其只通过一种波长的光。
3. 定标实验，记录样品对该波长光的吸收、发射或透射情况，然后逐步改变波长，记录各个波长下的光谱数据。
4. 数据处理，根据实验数据绘制光谱图，并分析样品在不同波长下的特性。
五、实验结果与分析。
通过实验，我们得到了样品在不同波长下的光谱数据，根据这些数据我们可以分析出样品对不同波长光的吸收、发射或透射情况，从而了解其特性和结构。
同时，我们也可以根据实验数据对单色仪的性能进行评估，确保其在后续实验中的准确性和可靠性。
六、实验总结。
通过本次实验，我们掌握了单色仪的定标原理和步骤，了解了单色仪在光谱测量中的应用，提高了实验操作能力和数据处理能力。
同时，也加深了对光谱仪器的理解，为今后的实验工作打下了坚实的基础。
七、实验感想。
本次实验让我深刻体会到实验操作的重要性，只有严格按照操作规程进行实验，才能得到准确可靠的数据。
同时，也要注重数据处理和结果分析，才能得出科学的结论。
希望今后能够继续努力，提高实验能力，为科学研究做出更大的贡献。
八、参考文献。
1. 《光谱学原理与仪器》。
2. 《实验室光谱分析技术手册》。
以上为本次单色仪定标实验的实验报告，谢谢阅读。
单⾊仪的调节与定标⼀．实验题⽬：单⾊仪的调节与定标⼆．实验⽬的：1.掌握棱镜单⾊仪的构造原理和使⽤⽅法2．掌握调节光路准直的基本⽅法和技巧3.以汞灯的主要谱线为基准，对单⾊仪在可见光区域进⾏定标三．实验仪器：反射式棱镜单⾊仪，低压汞灯（带镇流器），读数照明反射镜，读数照明⼩电珠（带变压器），聚光透镜（带底座），读数显微镜（带⽀架），长曲线绘图设备四．实验原理：单⾊仪是⼀种分光仪器，它通过⾊散元件的分光作⽤，能输出⼀系列独⽴的、光谱区间⾜够狭窄的单⾊光，且所输出的单⾊光的波长可根据需要调节．主要有三部分组成：由⼊射缝S1和凹⾯镜M1组成⼊射准直系统，以产⽣平⾏光束；由玻璃棱镜 P组成⾊散系统，在它的旁边还附⼀块平⾯反射镜M，由凹⾯镜M2和出射缝S2组成出射聚光系统，将棱镜分出的单⾊平⾏光汇聚在出射缝上。
随着棱镜台绕O轴转动，以最⼩偏向⾓通过棱镜的光束的波长也跟着改变，当最⼩偏向⾓由⼩变⼤时，从S2输出的单⾊光的波长将依次由长变短．单⾊仪能输出不同波长的单⾊光，是依赖于棱镜台的转动才得以实现的．棱镜台的位置是由⿎轮刻度标志的，⽽⿎轮刻度的每⼀数值都是和⼀定波长的单⾊光输出相对应．因此，必须制作单⾊仪的⿎轮读数和对应光波波长的关系曲线——定标曲线（⼜称⾊散曲线），⼀旦⿎轮读数确定，便可从定标曲线上查知输出单⾊光的中⼼波长．单⾊仪定标曲线的定标是借助于波长已知线光谱光源来进⾏的．本实验⽤汞灯来做为已知线光谱的光源，在可见光区域（400 nm 760nm）进⾏定标．五．实验步骤：1. 汞灯光源与⼊射狭缝S1之间放⼀会聚透镜L1．调节光源与透镜的位置、⾼低和左右，使光源成像在S1上．2. 出射狭缝S2处直接⽤眼观察出射光，并转动⿎轮，可看到红、黄、蓝、紫⾊光依次通过．调节光源的⾼低、左右，使出射光位于S2的中央．3. 置显微镜于出射狭缝S2处，调节显微镜的⾼低、左右和前后位置，对出射狭缝S2聚焦，先清楚地看到出射狭缝S2，然后转动⿎轮再细调到出现细锐的光谱线，调显微镜中⼗字叉丝的竖丝位于S2缝中⼼．4.在正式测定校准曲线前，应先定性地观察全过程，以便认准谱线，即转动⿎轮，从红光到紫光再从紫光到红光，观察汞灯所有的谱线，认准谱线，然后再定量测量．5.测定校准曲线，以显微镜的竖丝为标准，缓慢转动⿎轮，使汞灯的各条谱线依次通过，记下⿎轮的读数R与其对应的波长λ．在坐标纸上作出单⾊仪的R－λ曲线．检验⽅法：1.光路调整⽤⽔平仪调整单⾊仪⽔平。
实验一 用光柵光谱仪测定介质的吸收光谱介质的吸收光谱与发射光谱一样，不但用于光谱分析，而且用于研究物质结构。
在原子物理、分子物理、化学、天体物理等领域内，吸收光谱是一种重要的研究手段。
光谱仪是常用的基本光学仪器，可用于测量介质的光谱特性、光源的光谱能量分布等。
本实验中用光谱仪测量钕玻璃的吸收曲线。
实验目的1． 了解光柵光谱仪的构造及其使用方法2． 加深对介质光谱特性的了解，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，剩下的光从介质板透射出来。
设有一束波长为λ，入射光强为I 0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d 的介质平板上，如图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I 1，到达界面2的入射光的强度为I 2，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T i 分别为 T =I I T（1）i T =12I I （2） 这里的I R ，I 1，I 2，和I T ，都应该是光在界面1和2上以及介质中多次反向和透射的总效果。
一般来说，介质对光的反射、透射和吸收不但与介质有关，而且与入射光的波长有关。
我们将光谱透射率与波长的关系曲线称为透射曲线。
在均匀介质内部，光谱透射率与介质厚度有如下关系ad i e T -= （3）式中，a 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有关，而且与入射光的波长有关。
吸收系数与波长的关系曲线称为吸收曲线。
设光垂直入射到厚度d 为的介质上，光要从前后表面发生反射，如果a 值很小，反射可以进行多次，若介质表面的反向系数为R ，则透过样品的光强为图1 一束光入射到平板上++++=4321T T T T T I I I I I+-+-=--adad e R R I e R I 32202011）（）（ adade R e R I 222011----=）（ （4） 式中I T 1、I T 2、I T 3、I T 4、…，分别表示从界面2第一次透射，第二次透射，…，光的光强。
单色仪的调节和使用院系：07023 姓名：王曦泽学号：PB07210077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、钠灯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图1 光栅单色仪的分光系统光栅单色仪的分光系统如图1所示，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M1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。
当入射光与光栅面的法线N 的方向的夹角为φ（见图2）时，光栅的闪耀角为θb （光栅面和光栅刻槽面的夹角，因此也是刻槽面法线和光栅面法线N 和n 之间的夹角）。
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因此当光栅位于某一个角度时（φ、θ一定），波长λ与d 成正比，角度的符号规定由法线方向向光线方向旋转顺时针为正，逆时针为负。
几何光学的方向为闪耀方向，所以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本次实验所用光栅，为每毫米1200条刻痕，一级光谱范围为380nm —1000nm, 刻划尺寸为64⨯64mm 2。
当光栅面与入射平行光垂直时，闪耀波长为570nm 。
由于此时入射角φ＝0，求得 58.21=b θ，再代入光栅方程式可以求得当入射角改变时实现不同波长光的闪耀，如 30,10,5=φ时，λ＝587nm ，600.5nm ，606.3 nm 。
3 狭缝是单色仪的关键部件，它的宽度范围是0—3mm ，每格为0.005mm仪器不工作时狭缝开启宽度应放在最小的位置。
在调节狭缝宽度时切记不要用力过猛和过快，要仔细缓慢的调到所要求的值。
狭缝应该调到它的最佳宽度，为了说明这个问题先作一定的假设，设照明狭缝的光是完全非相干的（即每一点为独立的点光源），首先设狭缝为无限细，由衍射理论和实验可知谱线的半宽度约为：Dfa n λ=86.0，这里λ为光的波长，f 为离轴抛物镜的焦距，D 时由光栅和抛物镜的口径限制的光束的直径，当狭缝a 逐渐变宽时谱线宽度的变化如图3 所示，图4 为狭缝宽度与光谱的分辨率R 和光谱线的强度I 的变化。
由图4 可见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，取a=an 最好。
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W 0a/an图3 狭缝宽度与光谱宽度的关系曲线a/an图5 狭缝宽度与光谱分辨率及光谱强度的关系曲线RI121θλθcos Nd d =θλθθcos d md d D ==m N d R ==λλ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。
4.单色仪的接收系统在本实验中使用光电倍增管，（也可以使用线阵CCD ）。
实验内容：1. 熟悉仪器的使用，对照上图了解单色仪主机各开关及旋钮的作用和使用方法， 学会利用测光仪和计算机测量光谱的方法。
构b2. 检查单色仪的入射狭缝宽度是否合适。
出射狭缝由实验室事先调好不需检查。
3. 利用钨灯和主机上波长显示器和测光仪上的数字显示测量通过滤光片的透过率。
4．测量汞灯的576.96nm 与579.96nm 两条光谱线，并根据这两条分立光谱线计算出单色仪的实际分辨本领R 。
方法：利用计算机上的“单色仪”应用程序，先设定好当前位置和积分时间，然后利用分段扫描F3测出a 和b ，估计出λ1和λ2的值。
再利用归峰扫描F5测出精确的λ1和λ2的值。
数据处理：0.本实验中用到的一些已知量：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/mm1. 分别测量无滤波片时与加滤波片时的钨光相对光强分布曲线：测光仪正面测光仪背面2121()/2R ba λδλδλλλλλλλλ∆==-=+=∆表一波长（nm）波长（nm）光强不加滤光片时加滤光片I时不加滤光片I0 加滤光片I 400.6 400.2 93 68 410.3 410.6 140 101 420.2 420.5 181 134 430.2 430.3 236 179 440.2 440.1 276 226 450.3 450.1 352 278 460.3 460.2 403 335 470.2 470.5 462 379 480.3 480.1 482 433 490.2 490.2 506 478 500.4 500.1 543 519 510.3 510.2 742 545 520.2 520.2 844 1260 530.2 530.3 903 1230 540.2 540.1 970 1165 550.3 550.2 1003 1086 560.2 560.1 1038 984 570.4 570.1 1080 867 580.2 580.2 1136 742 590.3 590.3 1162 615600.3 600.1 1162 499 610.3 610.2 1175 391 620.3 620.2 1148 301 630.2 630.3 1090 222 640.3 640.6 1023 163 650.4 650.2 946 119 660.4 660.3 859 82 670.2 670.2 770 58 680.2 680.2 681 42 690.4 690.6 590 28 700.3 700.5 512 21 710.3 710.8 435 16 720.5 720.3 376 12 730.3 730.4 318 8 740.2 740.5 269 7 750.2 750.4 227 7根据表一用oringin绘制曲线得波长～相对光强曲线：又由eV c h E λλ137.1241⨯==绘制能量～相对光强曲线：1.61.82.02.22.42.62.83.03.2由οβI I=透光率绘制其透光率曲线： eV E /0.600.650.700.750.800.85相关分析:可以看出，滤光片的透过率随入射光的波长变化而变化。
波长位于中间时，透过率比较大，本次实验中约为82%；本次实验中，波长介于600nm 和750nm 之间时透过率随波长增大明显减小。
可以用薄膜干涉来解释：这里认为膜的折射率大于其两侧介质（空气）的折射率，对膜的两个表面的反射光来说，是有半波损失的。
此两束相干光若干涉相消，则可以增大透射光线的强度。
光程差2nh=m λ时干涉相消（m=±1，±2，…）。
对膜而言，折射率和厚度都是一定的，所以干涉级数和波长的乘积为定值。
滤光片是为了选择一个特定波长的光（记其波长为λ0）而制作的，故m 是取定的，往往取m=1。
入射光波长λ=λ0+Δλ与λ0较接近时，Δλ是一小量，对干涉相消的条件影响不大，故其透射率比较稳定；而当入射光波长与λ0相差较大时，Δλ不可以忽略，反射光的光程差2nh不能满足干涉相消的条件，Δλ越大，反射光的光强越大，透过率越小。
2．测量LED的相对光强谱线：通过oringin绘制曲线有：2004006008001000又由eV c h E λλ137.1241⨯==得其能量～相对光强曲线：2004006008001000相对光强相对光强3.测量汞灯的光谱：由分辨本领λ∆=R 得： 1R =577.0150/0.1258=4586.76572R =579.2450/0.1445=4007.1809误差分析：1.由实验可知钨灯和LED 灯的光谱为连续谱，而汞灯的光谱为分立谱。
这是由它们不同的发光机制造成的：据百度知道，LED 的工作中心是块晶片，可以直接把电转化为光。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED 发光的原理 ；汞灯是由原子内部电子发生能级跃迁造成的，所以光谱是分立的。
2.分辨本领的理论值为76800，实验结果与其相去甚远，可能原因：一方面理论值的计算是在理想情况下进行的做了很多近似，另一方面可能是仪器存在不同程度的磨损，从而较大的影响了测量结果。
思考题：1.说明钨灯和钠灯、汞灯光谱的 区别和道路？答：钨灯发光的光和自然光相类似，光谱是连续的，而钠灯、汞灯光谱是分立的。
这是由于其发光机制不同造成的：钨光是高温固体发热产生的热光谱，而钠灯、汞灯是气体原子跃迁产生的，故光子能量是分立的。
2.为什么狭缝具有最佳宽度，怎样求出最佳宽度？ 答：由图5可知狭缝变宽分辨率下降而太窄时则光强太小，不便测量。
故最佳宽度在Df w a a Dfw a n n λλ86.086.000=====即为最佳宽度。
3.单色仪的理论分辨率如何计算？实际分辨本领如何测量？ 答：理论分辨本领R mN d λλ== m 为所用的光的衍射级次，N 为光栅的总线数。
实际分辨本领：测量入射光的光谱，得到具有两个峰值的曲线。
如下图所示。
测出两峰值之间的波长差a 和光强为峰值光强的一半时对应的波长差b ，计算公式如下。
4.用钨灯测量的光强分布曲线可说明什么问题？答：其一，可以证明钨灯光谱是连续的。
其二，光源发光的过程是一个随机过程。
实际测出的光谱没有上图那样平滑，而且不同时刻测出的光谱有一定的差异。
