单色仪的使用

实验名称：单色仪的使用实验目的：1）了解单色仪的结构原理，学会使用平面光栅单色仪。

2）测定平面光栅单色仪的分辨能力。

实验仪器：平面光栅单色仪、汞灯、钨灯、聚光镜、测光仪、光电倍增仪、干涉滤光片等实验原理：1：平面光栅单色仪的结构原理：平面光栅单色仪的光学系统如图所示：光学系统主要由以下三部分组成：1：入射准直部分由入射缝S1和抛物凹面镜M1组成，用以产生适于光栅衍射的平行光束。

2：色散系统平面光栅G构成色散系统，达到分光以产生各种波长单色光的要求3：出射聚焦系统由抛物凹面反射镜M1、平面反射镜M2和狭缝S2组成。

由光栅色散系统产生的单色光经由M1和M2反射作用后会聚至出射狭缝S2，产生窄光束的单色光。

显示屏上所显示的值与出射光呈（在可见光范围内）一一对应的关系。

单色仪主机电路主要是步进电动机信号发生器电路，用来控制步进电动机的转以驱动自动扫描机构运行，分为本机控制和计算机控制两种方式。

2：光电倍增管及测光仪光电倍增管是把微弱的输入光转换为电子，并使电子数获得倍增的电真空器件；光电倍增管的阳极电流在一定范围内与入射光功率成线性关系，光电倍增管工作时所需要的高压可调范围为0~1000V，由测光仪前面板的“高压调节”旋钮来控制，测光仪的光强显示数值有一定的限制，即光强显示值不能大于2000。

3：滤光片滤光片对不同波长的光的透射能力不一样。

当波长为λ、光强I0(λ)的单色光垂直入射在滤光片上时，透过滤光片的光强若为I T(λ),我们定义其光谱透射率为：T(λ)=I T(λ)I0(λ)经单色仪后而出射的单色光由光电倍增管接收并转化成电流，相应的光强值由测光仪显示，且有公式：T(λ)=I T(λ)I0(λ)=i T(λ)i0(λ)若测得不同波长的光电流i0(λ)和加滤光片后相应的光电流i T(λ),则可计算出光谱透射率T(λ)；在透射率曲线中，中心波长λ0，通带半宽度Δλ以及峰值透射率T0是滤光片的三个特征量。

型光栅单色仪安全操作及保养规程一、前言型光栅单色仪作为一种常用的精密光学仪器，在分析研究中起着关键作用。

为了确保其长期稳定的工作和安全使用，需要遵守以下的操作规程和保养维护规程。

二、操作规程1. 使用前准备工作在使用型光栅单色仪之前，需要进行以下准备工作：1.系统电源检查：检查仪器电源是否正常稳定；2.系统检测：各电器元件、光路管路是否安装牢固，各导光缆、水晶片是否干净；3.操作环境检查：确保操作环境整洁、无异常杂物及辐射光源；4.人员准备：操作人员应该熟悉仪器的使用方法、工作原理和安全注意事项，并应穿戴合适的个人防护用具。

2. 操作流程1.打开系统电源开关，让型光栅单色仪系统进入工作状态；2.打开软件系统，确保系统正常运行；3.在菜单栏选择对应功能，在采集界面设置参数和样品信息；4.调整样品摆放位置，在样品台上放置待检测的样品；5.采集数据：在仪器确定好初始位置后，开始采集数据，记录数据；6.关闭型光栅单色仪系统电源开关。

3. 安全注意事项1.严禁在操作过程中触碰光路管路或者在光路前同时使用不同人员；2.禁止在低温环境下长时间操作，应适当升温后再进行操作；3.周期性检查并清理尘垢、雾气和污染物；4.建议在操作前先进行简单的维护保养。

三、保养规程1. 保养周期类型光栅单色仪的光路管路和器件表面都非常精细，因此保养周期与使用频率有关，建议经常进行检查和清理。

在正常情况下，应该每年至少做一次维护。

2. 保养内容1.检查光路管路是否清洁无尘；2.若有细小灰尘和杂物，可使用温和的洗涤液和纯水慢慢清洗，严禁撕拉或用硬物擦拭；3.所有光学器件表面应用专业仪器进行保养；4.定期检查器件及时更换有问题的部件。

四、总结型光栅单色仪在精密分析应用中发挥着十分重要的作用。

本文介绍了型光栅单色仪的安全操作规程和保养维护规程，以确保其长期的稳定工作和减少故障和事故的可能性。

所有操作人员依照本文规程操作，可有效提高型光栅单色仪使用的安全性，实现更高质量、更高效率的工作。

实验十四 单色仪的应用单色仪是将光源发出的复色光用色散元件把它分解为单色光的仪器，这种仪器可用于各种光谱特性的研究：如测量介质的光谱透射率曲线，光源光谱的光强分布、光电探测元件的光谱响应等等。

在实验室中常用到的单色仪基本有二类，一类是透射式单色仪，如图1所示，这种单色仪的入射光和出射光恒成90°夹角。

成像系统由透镜组成，常用于可见光范围，它的优点是聚光本领强；另一类是反射式单色仪，如图2所示，这种单色仪入射光与出射光夹角为 122，成像系统由反射镜组成，它的优点是使用范围大，只要置换不同的棱镜，使用范围可以从紫外光一直到红外光，本实验所用的正是此类单色仪。

【实验目的】1． 了解单色仪的结构和原理，学会正确使用的方法。

2． 以高压汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区域进行定标。

3． 测定汞灯谱线的光强分布。

【实验原理】反射式棱镜单色仪外形为一圆盘（如图2）它主要有三部分组成：①入射缝1S 和凹面镜1M ，组成了入射系统，以产生平行光；②平面镜2M 和棱镜P 组成色散系统； ③凹面镜3M 和出射缝2S 组成聚光出射系统 ，它将棱镜分出的单色平行光由3M 汇聚在出射缝2S 上。

图中平面镜2M 和棱镜P 所放的位置，对以最小偏向角通过棱镜的平行光束而言，可使入射到2M 的光束与从棱镜出射的光束平行。

这样，以最小偏向角通过棱镜某波长的光，经3M 反射后恰恰成像在出射缝处。

因此，只要1S 和1M 保持不变的情况下，当棱镜P 和反射镜2M 同步转动时，对应于最小偏向角的光的波长也跟着改变，出射缝2S 就有不同波长的单色光射出。

由于光束以最小偏向角通过棱镜，所以光缝单色像的像差最小。

出射的光束单色性好。

而棱镜P 和平面镜2M 的转动机构与仪器下部的转动轴杆鼓轮相连，鼓轮上刻有均匀的分度线，因而出射波长 与鼓轮读数R 相对应。

单色仪出厂时有对应（定标）曲线的数据。

但经过一段时间使用后，定标会有所漂移。

实验33 光栅单色仪的使用光栅单色仪是用光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它可以把紫外、可见及红外三个光谱区的复合光分解为单色光，如配备电子束激发器、X射线激发器、光子激发器和高频等离子、辉光放电等稳定光源；可以进行光谱化学分析，如原子吸收光谱、萤光光谱、拉曼光谱、激光光谱的定性及定量分析。

同时还可以测定接收元件的灵敏特性、滤光片吸收特性、光源的能谱分析、光栅的集光效率等。

【预习提要】（1）复习光栅衍射的有关原理。

（2）了解WDP500-2A型平面光栅单色仪的结构和使用方法。

（3）光电转换有哪些方式?【实验要求】（1）学习光栅单色仪的原理。

（2）了解如何获得校正曲线。

（3）了解光电式传感器的工作原理。

【实验目的】（1）用光栅单色仪测波长。

（2）学会光栅单色仪的定标方法。

【实验器材】WDP500-2A型平面光栅单色仪，高压汞灯或低压汞灯，凸透镜，移测显微镜，光探测器，光电流（压）放大器。

【实验原理】（一）光栅单色仪工作原理1．光学系统如图4-33-l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。

光经过M1平行照射到光栅G上，经过光栅衍射回到M1，再经反光镜M2会聚到出射狭缝S2上。

由于光栅的分光作用，从出射狭缝出来的光线为单色光。

当光栅转动时，从出射狭缝将依次出现由短波长到长波长的单色光。

·286·2．光栅单色仪的结构WDP500-2A型平面光栅单色仪的结构如图4-33-2所示。

光栅单色仪内光栅角度的改变是由扫描手轮来完成的。

扫描分手动扫描和自动扫描两种。

当需要用手动扫描时，将手轮向里推，然后转动手轮寻找到需要的波长；当需要自动图4-33-1 光学系统图S1—入射狭缝；S2—出射狭缝；M1—离轴抛物镜；G1—光栅；M2—反光镜；M3—滤光片图4-33-2 仪器结构图1—入射狭缝；2—出射狭缝；3—出射狭缝前后调节螺钉；4—波长显示器；5—手动扫描手轮；6—仪器铭牌；7—扫描速度旋钮；8—扫描方向开关；9—扫描启停开关；10—电源指示灯；11—报警灯；12—电源开关；13—本机/计算机转换开关；14—前置系统扫描时，将手轮向外拉出，将“本机／计算机”转换开关置“本机”位，将“扫描启停”开关扳至“启”位，自动扫描即开始工作。

光谱仪单色仪安全操作及保养规程简介光谱仪单色仪是一种用于测量光谱的仪器。

在操作和维护光谱仪单色仪时，必须完全理解如何使用该设备以及如何保养它以确保准确、安全的操作和测试结果。

本文将介绍光谱仪单色仪的操作规程和注意事项，包括常见操作错误、常见故障以及保养维护方法。

操作规程光谱仪单色仪的接线1.接好电源和地线。

注意：电压波动不得超过正负10%。

2.将检测仪上的信号线通过放大器传递到示波器或记录仪中。

3.请务必检查所有电缆的连接，确保它们拧紧并牢固。

光谱仪单色仪的预热1.在打开光谱仪单色仪之前，应预热具有较高标称比功率的灯光源，通常为5-10分钟。

2.必须缓慢预热单色仪，以允许仪器内的所有部件适应温度变化。

3.在预热过程中，禁止任何操作。

即使想观察，最好也避免去看灯光源。

光谱仪单色仪的样品制备1.样品制备时，必须严格按照实验室要求和实验室规定进行，按照实验要求严格进行样品的制备流程。

2.样品制备好了后，必须先用通气器将空气通入样品室，防止产生气泡影响测试结果。

光谱仪单色仪的校准1.在任何测试之前，必须校准光谱仪单色仪。

校准可以使用空气或其他常见标准做参照标准。

2.每次校准都需要更新仪器数据，并确保数据与仪器的标准值相符。

光谱仪单色仪的使用1.在测量前，必须设置单色仪的波长，并将波长设置为所需的精度。

2.如果需要，可以使用狭缝来限制波长的范围。

3.确保样品与灯光源之间的距离恒定以获得准确的读数。

光谱仪单色仪的关闭1.将单色仪中的灯光源切断。

2.将检测仪和放大器上的所有控制器调节到零。

常见操作错误以下是光谱仪单色仪常见的操作错误：1.未校准仪器：未校准仪器会导致不准确的读数。

2.未正确设置并固定波长：未正确设置并固定波长会导致不准确的测量结果。

3.未正确处理样品：未正确处理样品会导致不准确的测量结果和污染设备。

4.未预热灯光源：未预热灯光源会导致不准确的读数和设备损坏。

5.操作灯光源时，未使用手套或者未戴面罩：这也是一种危险的行为，可能会导致身体受伤。

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。

⼤学物理实验课件实验4.12单⾊仪的使⽤实验4.12 单⾊仪的使⽤物理系：张师平北京科技⼤学物理系张师平引⾔单⾊仪是⼀种常⽤的分光仪器，适⽤于单⾊光的产⽣、光谱分析和光谱特性测量等⽅⾯。

单⾊仪有多种，从不同的⾓度对它有不同的分类，如按物镜的形式可以分为透射式单⾊仪和反射式单⾊仪，按⾊散元件来分可以分为棱镜单⾊仪和光栅单⾊仪。

本实验中所使⽤的单⾊仪为光栅单⾊仪。

北京科技⼤学物理系张师平实验⽬的1.了解单⾊仪的结构原理，学会使⽤光栅单⾊仪。

2.测定光栅单⾊仪的分辨能⼒。

3.利⽤单⾊仪测定⼲涉滤光⽚的光谱透射率曲线。

北京科技⼤学物理系张师平平⾯光栅单⾊仪、汞灯、钨灯、（聚光镜）、光电倍增管、⼲涉滤光⽚等测光仪钨灯汞灯聚光镜主机北京科技⼤学物理系张师平光电倍增管是把微弱的输⼊光转换成电⼦，并使电⼦数获得倍增的电真空器件。

当光信号发⽣变化时，阴极发射出的光电⼦数发⽣相应的变化，由于各个倍增极因⼦基本保持常数，所以阳极电流会随光信号的变化⽽变化。

北京科技⼤学物理系张师平光谱单原⼦⽓体或⾦属蒸⽓所发的光波均有线状光谱，故线状光谱⼜称原⼦光谱。

当原⼦能量从较⾼能级向较低能级跃迁时，就辐射出波长单⼀的光波。

?严格说来这种波长单⼀的单⾊光是不存在的，由于能级本⾝有⼀定宽度（⾃然展宽）和多普勒效应等原因，原⼦所辐射的光谱线总会有⼀定宽度。

北京科技⼤学物理系张师平汞灯光谱北京科技⼤学物理系张师平北京科技⼤学物理系张师平北京科技⼤学物理系张师平北京科技⼤学物理系张师平滤光⽚光学滤光⽚－－改变⼊射光的光谱强度分布或能改变⼊射的电磁波偏振状态的⼀种器件。

光谱强度分布的改变，就波长⽽⾔，可以是选择性的或是⾮选择性的。

北京科技⼤学物理系张师平根据滤光⽚的光谱特性分类，⼀般可分为：中性滤光⽚——对光谱的吸收、反射没有选择性；?渐变介质型滤光⽚——随波长逐渐变化；陡削截⽌型滤光⽚——吸收、反射掉光谱的某⼀端，其余⼏乎全部透过；带通滤光⽚——只让⼀定的波段通过。