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实验九 用光学多道分析器测波长WGD —6型光学多道分析器集光、机、电为一体,具有先进的自动化和智能化特点，仪器采用CCD （电荷耦合器件）作为接收单元，可以实时采集和三维显示，是研究光谱的理想设备，本实验着重学习使用光学多道分析器测波长。
[实验目的]1．了解光学多道分析器的结构和工作原理，学会调节和使用。
2．学会使用光学多道分析器的实验软件。
3．掌握用光学多道分析器测波长的方法。
4．测定氢、氦等光源的相关波长。
5．观察光源的稳定性（强度变化情况）。
[实验仪器]WGD —6型光学多道分析器，WGD —6型电控箱（光栅光谱仪电源，扫描系统，电子放大器，A/D 采集单），CCD 接收系统，GY —8型多组放电灯，计算机。
[实验原理] 1．光学原理WGD-6型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD 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，如图所示。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0－2mm 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成像在S2上。
S1M2M1M3S2GM4 S2M2、M3 焦距302.5mm光栅G 每毫米刻线600条闪耀波长550nm2．测量原理以已知波长的光源作为标准光源，利用WGD—6型光学多道分析器提供的硬件设备和软件系统，在某一中心波长区的同一界面上，至少选择两条已知波长的谱线作为定标依据，运用最小二乘法标出波长坐标的刻度值，以此作为测量其它谱线的标准具。
将已采集的同一中心波长的待测谱和标准谱同时显示在同一工作界面内，便可在已定标的标准谱的波长—强度（或通道—强度）坐标面内读取待测谱线的波长。
[实验内容及步骤]1．熟悉各仪器的结构及工作原理2．连接实验装置（1）将9芯联接电缆线的两头分别接在光栅光谱仪电源和光学多道分析器的9芯电机驱动接口上。
半导体激光器特性测量一、实验目的：1.通过本实验学习半导体激光器原理。
2.测量半导体激光器的几个主要特性。
3.掌握半导体激光器性能的测试方法。
二、实验仪器：半导体激光器装置、WGD-6型光学多道分析器、电脑等。
三、实验原理：WGD-6 型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD 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0－2mm 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 成像在S2 上。
四、实验内容及数据分析1.半导体激光器输出特性的测量：a)将各仪器按照要求连接好；b)打开直流稳压电源，打开光多用仪；c) 将激光器的偏置电流输入插头接于稳压电源的电流输出端；d) 将激光器与光多用仪的输入端相连并使探头正好对激光器输出端，打开光多用仪； e) 缓慢增加激光器输入电流（0mA~36mA ），注意电流不要超过ＬＤ的最大限定电流（实验中不超过38mA ）。
从功率计观察输出大小随电流变化的情况； f) 记录数据； g) 绘图绘成曲线。
实验数据及结果分析： I （mA ） 1.02.03.04.05.06.07.0 8.09.010.011.0 12.0 P (uW) 0.40 0.80 1.25 1.75 2.25 2.85 3.54.255.05 5.956.98.0I （mA ） 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 P (uW) 9.310.7512.4514.5517.8522.941.0311.5753.51179.51594.51845.0根据以上实验数据绘制I —P 曲线:半导体激光器输出特性2004006008001000120014001600180020000510152025I(mA)P(uW)实验结果分析：通过半导体激光器的控制电源改变它的工作电流I ，测量对应的发光功率P ，以P 为纵轴，I 为横轴作图，描成曲线。
项目五光学多道分析器的调节和使用I、项目简介光学多道分析器集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体，可测出未知光谱的波长等功能，目前已广泛应用于科研机构作为光谱分析之用。
[项目对象]本项目可面向理、工、农、林各专业。
[项目目的]介绍WGD-6型光学多道分析器的构成原理；使学生学会正确使用光学多道分析器并结合计算机检测未知光谱的波长等一些主要问题。
[项目任务]1、了解光学多道分析器的工作原理以及各按钮代表的含义；2、观察汞灯可见光波长范围内的谱线；3、测出汞灯未知光谱的波长。
[项目成果要求]最后以项目论文形式给出结论（注：论文中需包含检测所得的图像）。
II、实验讲义光学多道可看成是多个单色仪同时对光的测量，即同时测量光强在各个波长上的分布。
光学多道的测量效率大大提高，这对于需要大量测量数据的实验来说是非常必要的。
光谱分析是研究物质微观结构的重要方法，它广泛应用于化学分析、医药、生物、地质、冶金和考古等部门。
常见的光谱有吸收光谱、发射光谱和散射光谱。
涉及的波段从X 射线、紫外线、可见光、红外线到微波和射频波段。
光学多道分析器是集光学、精密机械、电子学、计算机技术与一体的精密仪器，能够更为精密的进行光谱测量。
它的结构和工作原理较为复杂，但由于使用了计算机技术而使得操作过程非常方便。
本实验通过对汞灯定标从而达到了解光学多道分析器的工作原理，理解光谱测量与分析的重要性，并掌握操作方法的目的。
一、项目任务1、观察汞灯可见光波长范围内的谱线；2、测出汞灯未知光谱的波长。
二、仪器简介光谱分析检测技术和光谱仪以其高灵敏、高分辨、高速度、可遥测、无污染、干扰小等一系列优点，已成为各种理、化、生物、环境信息的最佳获取手段，可为各个领域提供宏观或微观信息，成为信息时代的科技尖兵。
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、存储诸功能于一体。
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。
实验13半导体激光器实验【实验目的】1.通过实验熟悉半导体激光器的电学特性、光学特性。
2.掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节。
3.根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用。
4.掌握WGD-6光学多道分析器的使用【仪器用具】半导体激光器及可调电源、WGD-6型光学多道分析器、可旋转偏振片、旋转台、多功能光学升降台、光功率指示仪【实验原理】1、半导体激光器的基本结构半导体激光器的全称为半导体结型二极管激光器，也称激光二极管，激光二极管的英文名称为laser diode，缩写为LD。
大多数半导体激光器用的是GaAs或GaAlAs材料。
P-N结激光器的基本结构和基本原理如图13-1所示，P-N结通常在N型衬底上生长P型层而形成。
在P区和N区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，这电流使得附近的有源区内产生粒子数反转（载流子反转），还需要制成两个平行的端面起镜面作用，为形成激光模提供必需的光反馈。
图13-1（a）半导体激光器结构图13-1（b ） 半导体激光器工作原理图2、半导体激光器的阈值条件阈值电流作为各种材料和结构参数的函数的一个表达式：)]1ln(21[8202R a Den J Q th +∆=ληγπ这里， Q η是内量子效率，0λ是发射光的真空波长，n 是折射率， γ∆是自发辐射线宽，e 是电子电荷，D 是光发射层的厚度， α是行波的损耗系数，L 是腔长，R 为功率反射系数。
图13-2半导体激光器的P-I特性图13-3 不同温度下半导体激光器的发光特性3、伏安特性伏安特性描述的是半导体激光器的纯电学性质，通常用V-I曲线表示。
V-I曲线的变化反映了激光器结特性的优劣。
与伏安特性相关联的一个参数是LD的串联电阻。
对V-I曲线进行一次微商即可确定工作电流（I）处的串联电阻（dV/dI）。
对LD而言总是希望存在较小的串联电阻。
图13-4典型的V-I曲线和相应的dV/dI曲线3、横模特性半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在。
光谱检测技术实验讲义2015.10.10原子光谱测量(A) 原子发射光谱测量【实验目的】1．学会使用光学多通道分析器的方法。
2．了解碱金属原子光谱的一般规律。
3．加深对碱金属原子中外层电子与原子核相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的了解。
【仪器用具】光学多通道分析器WGD-6，光学平台GSZ-2，汞灯，钠灯，计算机。
【原理概述】钠原子光谱特点：钠原子光谱分四个线系：主线系：np →3s ( n = 3,4,5, …)锐线系：ns →3p ( n = 4,5,6, …)漫线系：nd →3p ( n = 3,4,5, …)基线系：nf →3d ( n = 4,5,6, …)各线系的共同特点：1．同一线系内，越向短波方向，相邻谱线的波数差越小，最后趋于连续谱与分立谱的边界。
2．在同一线系内，越向短波方向，谱线强度越小。
各线系的区别：1．各线系所在光谱区域不同。
主线系只有3p →3s 的两条谱线（钠双黄线）在可见区，其余在紫外区。
锐线系和漫线系的谱线除第一条线在红外区外，其余都在可见区。
基线系在红外区。
2．由于s能级不分裂，p、d、f能级由于电子自旋与轨道运动作用引起谱项分裂，它们是双重的。
这些双重分裂随能级增高而变小。
因此，根据选择定则，主线系和锐线系是双线的。
主线系双线间的波数差越往短波方向越小，锐线系各双线波数差相等。
漫线系和基线系是复双重线的。
3．从谱线的外表上看，主线系强度较大，锐线系轮廓清晰，漫线系显得弥漫，一般复双重线连成一片。
【实验步骤】1．检查多通道分析器工作状态。
2．点燃汞灯，利用汞灯的546.07nm，576.96nm，578.97nm三条谱线为光学多通道分析器定标，起始波长为440nm。
3．点燃钠灯，实时采集钠灯发射光谱，利用已定标的数据，测出钠谱线双黄线的波长。
4．将光学多通道分析器的起始波长分别改为460nm、480nm、500nm、520nm，重复步骤2和3。
5．求钠双黄线波长的测量平均值，分析误差。
一、实验目的1. 了解半导体激光器的基本原理和光学特性；2. 掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节；3. 根据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用；4. 熟悉WGD6光学多道分析器的使用。
二、实验原理1. 半导体激光器的基本结构半导体激光器，全称为半导体结型二极管激光器，是一种利用半导体材料作为工作物质的激光器。
其基本结构包括工作物质、谐振腔和激励能源。
工作物质通常采用V族化合物半导体，如GaAs、MoSb等；谐振腔由两个平行端面构成，起到反射镜的作用；激励能源有电注入、光激励、高能电子束激励和碰撞电离激励等。
2. 半导体激光器的阈值条件半导体激光器的阈值电流是各种材料和结构参数的函数。
在满足阈值条件时，半导体激光器才能产生激光。
阈值电流表达式为：\[ I_{th} = \frac{L}{\eta} \frac{P}{h\nu} \]其中，\( I_{th} \) 为阈值电流，\( L \) 为有源层长度，\( \eta \) 为内量子效率，\( P \) 为注入功率，\( h \) 为普朗克常数，\( \nu \) 为发射光的真空波长。
3. 半导体激光器的光学特性半导体激光器的光学特性主要包括单色性好、高亮度、体积小、重量轻、结构简单、效率高、寿命长等。
三、实验仪器与设备1. 半导体激光器及可调电源；2. WGD6型光学多道分析器；3. 可旋转偏振片；4. 旋转台；5. 多功能光学升降台；6. 光功率指示仪。
四、实验步骤1. 搭建实验系统，连接各仪器设备；2. 调节可旋转偏振片，观察偏振光的变化；3. 调节旋转台，观察光斑在屏幕上的变化；4. 调节多功能光学升降台，观察光功率指示仪的读数；5. 使用WGD6型光学多道分析器，对半导体激光器的光谱进行测量；6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 通过调节可旋转偏振片，观察到偏振光的变化，验证了半导体激光器的偏振特性；2. 通过调节旋转台，观察到光斑在屏幕上的变化，验证了半导体激光器的准直特性；3. 通过调节多功能光学升降台，观察到光功率指示仪的读数变化，验证了半导体激光器的功率特性；4. 使用WGD6型光学多道分析器，对半导体激光器的光谱进行测量，得到激光波长、线宽等参数，进一步验证了半导体激光器的光学特性。
用光学多通道分析器进行光谱定性分析每种物质都有其独特的分子和原子结构、运动状态和相应的能级分布，物质运动状态变化时会形成该物质所特有的分子光谱或原子光谱，称特征光谱线。
通过光谱观测获取物质内、外信息，就是光谱分析。
根据光谱形成的机理，光谱分析可分为发射光谱分析、吸收光谱分析、散射光谱分析、荧光光谱分析等几大类；从分析目的来看，可分为光谱定性分析、光谱半定量分析和光谱定量分析。
本实验仅进行光谱定性分析。
预习要求调研单色仪的分光原理，了解闪耀光栅的结构和应用，设计方案利用氢光谱测量里德堡常数。
调研CCD的结构和工作原理。
实验仪器WGD—6型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD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1所示。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0-2mm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成像在S2上。
M2、M3 焦距302.5mm光栅G 每毫米刻线600条闪耀波长550nmS2 CCD接收单元 S3观察窗M4 转镜转动M4可实现S2和S3之间的转换实验原理1．单色仪简介单色仪是用来从具有复杂光谱组成的光源中，或从连续光谱中分离出“单色光”的仪器。
所谓“单色光”是指相对于光源的光谱形成而言，其波长范围极狭窄、以致可以认为只是单一波长的光。
世界各国生产了种种不同类型的单色仪，为了结构设计和使用方便，极大多数单色仪都采用恒偏向系统，因而仪器的入射狭缝和出射狭缝都可安装在固定不变的位置，只要旋转色散棱镜、光栅或自准直反射镜即可实现波长调节，从出射狭缝射出不同波长的单色装束。
单色仪的基本性能指标（1）工作波长范围工作波长范围表明单色仪输出的、能满足工作要求的单色光束所能覆盖的波长范围。
半导体激光器光学特性测量实验报告【摘要】激光是20世纪一项重大的发明，被广泛应用于生活之中。
激光的产生原理是受激辐射，需要满足粒子数反转、谐振腔反馈和阈值三个条件。
激光的工作介质有很多类型，其中的半导体激光器具有体积小、质量轻、稳定高效、可调制等特点。
本文使用激光器、光功率指示仪、透镜、偏振器等器件测量了可见光波段的半导体激光器的输出特性曲线、发散角、偏振度和光谱等特性，对半导体激光器的光学特性进行了总结。
【关键字】激光，半导体，偏振，发散角，光谱，定标Experiment report of Semiconductor laser optical characteristic measurementAbstract : The theory of laser generation is stimulated radiation, which needs to meet the three conditions of particle number conversion,resonant cavity feedback and threshold. There are many types of laser working media, among which semiconductor lasers have the characteristics of small size, light weight, stable and efficient, and can be modulated. This article use lasers, optical power indicators, lenses, polarizer and other devices to measure the output characteristic curve, divergence angle, alignment and spectrum of visible light semiconductor lasers, and summarize the optical characteristics of semiconductor lasers.Key words: laser, semiconductor, polarization, divergence, spectrum, calibration1. 引言继相对论、量子物理、原子能技术、计算机技术之后，激光技术成为了20世纪又一大重大科学技术新成就。
多原子分子光谱实验实验背景介绍首先对光谱分析的历史做一个简单的回顾：1666年英国物理学家牛顿（Newton）做了一次光学色散实验，他用一束太阳光在暗室中通过一个棱镜，在棱镜后的屏幕上看到了洪、橙、黄、绿、靛、蓝、紫七种不同的颜色依次排列在屏幕上，形成一条彩色的谱带，称之为光谱。
这个简单的实验就是光谱学的起源。
1802年英国化学家渥拉斯顿（Wollaston）发现在太阳的彩色光谱中有几条黑线。
1814年德国物理学家夫琅和费（Fraunhofer）继续研究太阳光谱中的黑线的相对位置，按英文字母取名为A、B、C、D、E、F、……线，后人为了纪念这一工作，把这些黑线称之为夫琅和费线，这些黑线是由于包围太阳的气氛、原子等粒子的蒸气，吸收了太阳光谱中特定的波长而产生的，是吸收光谱的现象。
1826年，泰博特（Talbot）研究了钠盐、钾盐和锶盐在酒精灯上燃烧时得到的光谱，以及铜、银和金在火花放电的光谱时说：“发射光谱是化学分析的基础”，在研究钾盐的特性时指出“这种红色光。
象钠盐的黄色光一样，成为钾盐的特性。
”以后傅科（Foucault）和埃格斯脱龙（Angstrom）观察钠的两根黄线和夫琅和费的两根D线是一致的，研究了发射光谱（亮线）与吸收光谱（黑线）之间的关系。
1860年本生（Bunsen）和基尔霍夫（Kirchohoff）他们首先把分光镜用于化学分析，他们在矿水的光谱中发生了两条蓝线，从而发现了新的碱金属元素铯。
自1860年之后一直到二十世纪初的40余年内，用光谱分析法先后发现的元素有十余个。
二十世纪初期以后光谱学由于它检出限的限制，作为发现新元素的时期已经过去了，质谱仪的出现可以更有效地测出各种微量元素。
而对化学家来讲，光谱分析作为一个测量样品中微量杂质的手段是有效的。
但作为光谱分析的定量分析直到1925年吉拉赫（Gerlach）首先提出了谱线的相对强度的概念，即用内标法来进行分析，提高了光谱分析的精密度和准确度，为光谱定量分析奠定了基础。
实验十 用光学多道分析仪研究光谱技术众所周知，常用的光谱涉及的波段从X 射线，紫外线，可见光，红外线，微波到射频波段。
所以光谱技术是研究物质微观结构的重要手段，它被广泛地应用于医学，生物，化学，地质考古，冶金等许多场所。
光谱实验的数据为了解原子、分子和晶体等精细结构提供了重要依据。
而光学多通道分析器是用平面光栅衍射的方法获得多级衍射光的仪器，用它可对给定波长范围的单色光进行光谱分析，与单缝，双缝衍射相比，平面光栅衍射具有衍射本领大，衍射光线亮，分辨率高等特点。
因而在特征谱线分析中有着广泛的应用。
本实验通过测量各种气体灯光的原子在可见光波段的发射光谱使大家了解光谱与微观结构（能级）间的联系和学习光谱测量的基本方法。
【实验目的】1．了解和学会使用光学多道分析仪。
2．通过光学多道分析仪分析氢、氮、氦、氖等光谱技术。
3．测量氢光谱的巴尔末系中H α、H β，H γ，H δ四种谱线的波长和里德伯常数。
【实验原理】衍射包括单缝衍射，双缝衍射和光栅衍射。
它们都可用来测量光波的波长，但由于单缝衍射，双缝衍射在各级衍射的分辨率与亮度存在矛盾，而光栅正好解决了两者间的矛盾，所以实验中大多采用平面光栅来做实验。
光栅一般分两类，一类是透射式(见图1)，另一类是反射式(见图2)。
透射式光栅是在一块平面透明的玻璃板上刻上平行，等间距又等宽的直痕，刻痕部分不透光，两刻痕间能透光，相当于狭缝。
相邻刻痕间的距离d 称为光栅常数。
反射式光栅是在镀有金属层的表面上刻划斜的平行等间距刻痕，斜面能反射光。
本实验用反射式平面光栅。
利用现代电子技术和计算机技术接收和处理某一波长范围内光谱信息的光学多通道分析与检测系统的基本框图如图3所示。
图3光学多通道分析与检测系统的基本框图入射光被多色仪色散后在其出射窗口形成某一波长范围的谱带。
位于出射窗口处的多通道CCD 将谱带的强度分布转变为电荷强弱的分布，由信号处理系统扫描并经A/D 变换后在计算机上显示出来。
一、实验目的1. 熟悉半导体激光器的基本结构和工作原理。
2. 掌握半导体激光器的电学特性、光学特性及其调节方法。
3. 通过实验了解半导体激光器在光电子技术方面的应用。
4. 学习使用WGD6光学多道分析器等实验仪器。
二、实验原理半导体激光器是一种基于半导体的电致发光效应的激光器。
当电流通过p型和n型半导体材料形成的pn结时，电子和空穴在pn结的活性区内复合，释放出能量，产生光子。
这些光子在谐振腔中多次反射和放大，最终形成具有特定波长、相位和方向性的激光输出。
半导体激光器的主要结构包括：半导体材料、pn结、谐振腔、光学元件等。
其中，半导体材料是激光器的核心部分，决定了激光器的波长、功率和效率。
pn结是半导体激光器的能量源，谐振腔是激光器的放大器，光学元件则用于调节激光器的光路。
三、实验仪器与材料1. 半导体激光器及可调电源2. WGD6型光学多道分析器3. 可旋转偏振片4. 旋转台5. 多功能光学升降台6. 光功率指示仪四、实验步骤1. 连接仪器：将半导体激光器、可调电源、WGD6型光学多道分析器、可旋转偏振片、旋转台、多功能光学升降台和光功率指示仪连接好。
2. 调节激光器：调整可调电源，使激光器工作在阈值电流附近。
观察激光器输出光斑，调整激光器的光路，使光斑最小化。
3. 测量电学特性：记录激光器在不同电流下的输出功率，分析激光器的电学特性。
4. 测量光学特性：使用WGD6型光学多道分析器测量激光器的光谱特性，分析激光器的光学特性。
5. 调节光路：通过旋转偏振片和旋转台，观察激光器的输出光斑，调整光路，使光斑最小化。
6. 观察应用：观察激光器在光电子技术方面的应用，如光纤通信、激光雷达等。
五、实验结果与分析1. 电学特性：实验结果显示，随着电流的增加，激光器的输出功率逐渐增加，但在阈值电流附近，输出功率增加速率最快。
这表明半导体激光器具有饱和特性。
2. 光学特性：实验结果显示，激光器的光谱线为单色线，且光斑最小化。
学号：年级专业：姓名：实验一光学多通道分析仪的应用一、实验目的1、了解光学多通道分析器的结构原理；2、学习光学多通道分析器的定标方法；3、掌握用光学多通道分析器测量未知光谱的方法。
二、实验仪器1、WGD-6型光学多通道分析仪WGD-6型光学多通道分析仪由光栅单色仪、CCD接受单元、扫描系统、电子放大器、A/D采集单元及计算机组成。
以计算机软件控制实现对仪器内部光栅的角度调整，并将仪器采集的光源信号加以读取，以光谱线的方式呈现。
光源发出的光线由狭缝处进入仪器内部，经过多次反射、衍射在CCD接受单元处成像并将光信号转变成电信号传入电脑。
2、定标原理在光栅相同的衍射级次（一般取第一级）下，采集已知谱线并对已知谱线定标，将计算机采集窗口的横坐标由CCD的通道数（0~2048）转化为波长数。
在已定标的坐标下，可测量未知的光谱谱线，采用直接读取数据或寻峰等方式获取未知谱线的波长或波长分布。
本实验采用汞灯标准谱线定标。
三、实验原理由光栅方程d（sinα±sinβ）=kλ可知，对于相同的光谱级数k，以同样的入射角α投射到光栅上的不同波长λ1、λ2、λ2.....组成的缓和光，每种波长产生的干涉极大都位于不同的角度位置；即不同波长的衍射光以不同的衍射角β出射。
这就说明，对于给定的光栅，不同波长的同一级主级大或次级大（构成同一级光栅光谱中的不同波长谱线）都不重合，而是按波长的次序顺序排列，形成一系列分立的谱线。
这样，混合在一起入射的各种不同波长的复合光，经光栅衍射后彼此被分开。
这就是衍射光栅的分光原理。
四、实验步骤1、打开汞灯、WGD-6型光学多通道分析仪与计算机。
注意汞灯使用前需要预热10min，打开后一直到实验结束不要关闭。
2、打开仪器测量软件，接受汞灯入射光，调整入射光狭缝（以后根据需求随时调整），待光谱线稳定后，根据已知汞灯定标谱线选取峰进行手动定标。
3、定标完成后光谱显示窗的横坐标由通道数改为波长数，移开汞灯，置入未知光源进行光谱测量。
实验一（A ） 氢、氘光谱实验【目的要求】1．测定氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长和氢原子与氘原子的里德伯常数；2．了解WGD －8A 型组合式多功能光栅光谱仪的原理和使用方法。
【仪器用具】氢氘灯、WGD －8A 型组合式多功能光栅光谱仪 【原 理】光谱是研究物质微观结构的重要手段，它广泛地应用于化学分析、医药、生物、地质、冶金、考古等部门。
常用的光谱有吸收光谱、发射光谱、和散射光谱，波段从X 射线、紫外线、可见光、红外光到微波和射频波段。
本实验通过用光栅光谱仪测量氢原子与氘原子在可见波段的发射光谱，了解光谱与微观结构（能级）间的联系和掌握光谱测量的基本方法。
1．氢原子光谱图1是氢原子的能级图，根据玻尔理论，氢原子的能级公式为：2220118)(nh e n E ⋅-=-εμ （n = 1，2，3 … ） （1） 式中)/1/(M m m e e +=μ称为约化质量，e m 为电子质量，M 为原子核质量，氢原子的m M :等于1836.15。
图1氢原子的能级图电子从高能级跃迁到低能级时，发射的光子能量νh 为两能级间的能量差，)()(n E m E hv -= （ m > n ） （2）如以波数λν/1~=表示，则上式为 )11()()()()(~22mn R m T n T hc n E m E H -=-=-=ν（3）式中H R 为氢原子的里德伯常数，单位是1-m ，)(n T 称为光谱项，它与能级)(n E 是对应的。
从H R 可得氢原子各能级的能量21)(nhcR n E H -= （4） 式中h = 4.13567×10-15eV ·s ，c = 2.99792×108m·s -1从图1中可知，从3≥m 至2=n 跃迁，光子波长位于可见光区，其光谱符合规律)121(~22mR H-=ν （m = 3，4，5 … ） （5） 这就是1885年巴耳末发现并总结的经验规律，称为巴耳末系。
一．规格与主要技术指标波长范围 300－900nm 焦距302.5mm 相对孔径 D/F ＝1/7 分辨率 优于0.2nm 波长精度≤±0.2nm 波长重复性 ≤0.1nm杂散光≤10－3CCD(电荷耦合器件) 接收单元 2048光谱响应区间 300－900nm 积分时间 1－88档 重量20kg二．基本原理WGD-6型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD 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入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0－2mm 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成像在S2上。
M2、M3 焦距302.5mm 光栅G 每毫米刻线600条 闪耀波长550nm 二块滤光片工作区间 白片 320－500nm 黄片 500－900nmS1M2M1M3S2GM4 S3S2三．安装3.1 开箱打开仪器的包装后，请对照装箱单对仪器的齐套性进行认真清点验收，如发现与装箱单不符或者仪器表面有明显的受损现象请立即与售方联系解决。
仪器的齐套性见装箱单3.2 安装场地该仪器是实验用仪器。
为了提高仪器的工作质量和延长仪器的使用寿命，在选择仪器安装场地时应注意以下几点：1.环境温度20±5℃2.净化湿度<65%3.无强振动源、无强电磁场干扰。
4.室内保持清洁、无腐蚀性气体。
5.仪器应放置在坚固的平台上。
6.仪器放置处不可长时间受阳光照射。
7.室内应具备稳压电源装置对仪器供电，装有地线，保证仪器接地良好。
3.3 安装方法WGD-6型光学多道分析器，系精密仪器。
因此仪器安装的场合应满足安装环境的要求。
工作台必须平稳。
系统联线示意图如图3-2:图3-2 联线示意图3.3.1 准备1.接通电源前，认真检查接线是否正确。
．规格与主要技术指标波长范围焦距相对孔径分辨率波长精度波长重复性杂散光300 －900nmD/F =1/7优于0.2nm<± 0.2nm< 0.1 nm < 10- 3302.5mmCCD电荷耦合器件）接收单元光谱响应区间300 - 900nm积分时间1 - 88 档重量20kg2048．基本原理S31512-1光学原理團Ml:反射饥M2:准光■铳、M3:物孤测牟持镜、G:平面衍射光涮、51：入射探鮭“ 52：CCD接收检置、S3:观察窗〔或出射験缝、WGD-6型光学多道分析器，由光栅单色仪，CCD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入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0- 2mn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成像在S2上。
M2 M3 焦距302.5mm光栅G 每毫米刻线600条闪耀波长550nm二块滤光片工作区间白片320 —500nm黄片500 —900nm三•安装3.1开箱打开仪器的包装后，请对照装箱单对仪器的齐套性进行认真清点验收，如发现与装箱单不符或者仪器表面有明显的受损现象请立即与售方联系解决。
仪器的齐套性见装箱单3.2安装场地该仪器是实验用仪器。
为了提高仪器的工作质量和延长仪器的使用寿命，在选择仪器安装场地时应注意以下几点：1.环境温度20± 5C2.净化湿度<65%3.无强振动源、无强电磁场干扰。
4.室内保持清洁、无腐蚀性气体。
5.仪器应放置在坚固的平台上。
6.仪器放置处不可长时间受阳光照射。
7.室内应具备稳压电源装置对仪器供电，装有地线，保证仪器接地良好。
3.3安装方法圏斗2联线示盍图WGD-型光学多道分析器，系精密仪器。
因此仪器安装的场合应满足安装环境的要求。
工作台必须平稳。
系统联线示意图如图3-2:3.3.1准备1.接通电源前，认真检查接线是否正确。
2. 转换开关检查转换开关的位置，确认是否是工作位置，若CCD接收，请将扳手放在“ CCD档；若观察谱线，可将旋钮指示停在“观察”档。
3.入射狭缝S1的调正狭缝为直狭缝，宽度范围0〜2mn连续可调，顺时针旋转为狭缝宽度加大，反之减小，每旋转一周狭缝宽度变化0.5mm为延长使用寿命，调节时注意最大不超过2mm平日不使用时，狭缝最好开到0.1〜0.5mm左右。
4.滤光片为去除光栅光谱仪中的高级次光谱，在使用过程中，操作者可根据需要把备用的滤光片装在入射狭缝S1 的窗玻璃前联接螺口上。
滤光片共二片，工作区间：白色滤光片320-500nm 黄色滤光片500-900nm3.3.2 软件的安装在光驱中插入光盘, 会自动弹出如下画面（如果没有弹出,则到光盘根目录下执行autorun.exe 文件）；选择“ WGD6” ,则开始安装 WGD-型光栅光谱仪的驱动程序。
安装程序首先显示如下欢迎窗口:点击“驱动程序”按钮，显示下图:纽合式多功能走橢光错仪• WGD-3 • WGD4 • W(il^4A • WGEMB • WGD-5• WGH*30/6 • WCrY-10 • LRS-H/IIJ • CiSZF-l • CiSZF-2 •CiSZF-3* WGD-6 赵耙東町见-紫外分応苑度计* WGD-8« WGZ-8 * WGZ-9TJGD点击vNext ＞按钮，弹出如下窗口:点击vBrowse…＞按钮，用户可更改控制软件的安装目录；点击＜Next ＞按钮, 弹出选择程序组窗口：当文件拷贝完，系统又弹出如下确认结束窗口:Setup 州d add progiam icons to the Progiam Folder listed beiwv You may type a new loldsi rHme. or a eled arw from I he sKistingi Folders I E I ： Qck N&il ： to cortiinue.ACD Svstemt|ATI HgaViacr—AJ D CAD 30Q0 中文底IntelAppIcatonAcceleialof Micraaolt OlficBMicnoscitWual Studio C.O V/hRAR附徉3E 杰昏舉雄新2000+JCancel可以用缺省值，点击＜Next ＞按钮，弹出拷贝文件窗口:Piogram Folderj ：EKi^ing Foldters -血tup fini曲ed instilling WGD-認组合忒寥5蜒光掘光话负on jA^ur compiJte«.Setup 于n launch the Rwdl Me fie sndWGD-6型组合式雪功能光拥| 妊i#1i ChoGSB the ofitiorks ^CKJwari below.Cfck Finish Lo corrplete Se<up.点击＜Finish＞按钮，结束安装，此时可以在“开始/程序/光谱仪”下找到“WG B6”项，其弹出菜单中有程序的快捷方式。
3.3.3 USB驱动程序的安装USB接口是计算机和仪器数据交换的通道，在使用应用程序之前要先安装USB接口的驱动程序。
安装步骤如下：1.机提供的“驱动程序”光盘放入光盘驱动器中；2.把USB连接线连接计算机和仪器；3.打开仪器电源，计算机会显示安装向导；4.选择指定目录安装，目录为“ X:\USB-DRIVER，按照系统提示操作至结束。
在此过程中，如果系统提示插入驱动程序盘或找不到文件，您只需要再次指定前面的安装路径即可。
注：可以通过“控制面板”中的添加新硬件，选择“其他设备”。
3.3.4软件的启动软件安装后，从“开始”菜单执行“程序/光谱仪”组中的“ WG P 6”快捷 键，即可启动WG B 6控制处理系统。
四•操作方法4.1工作界面介绍进入系统后，首先弹出如图4-1的友好界面，等待用户单击鼠标或键盘上的 任意键；当接收到鼠标、键盘事件或等待五秒钟后，马上显示工作界面，同时弹出 一个对话框如图4-2，让用户确认是否重新初始化。
如果选择“是”，则初始化波 长位置回到300nm 处；如果选择“否”，贝顺认当前的波长位置，步进行初始化。
WGD-6FarUSB 尸天誹I I J 港东科技览展仃B!瓷诃999-2000图4-1图4-2完成上面几步，就可以在 WG B 6软件平台上工作了（工作界面如图4-3）组合式夢该脅色先栅光谱仪唤F:理 畑•.D2U"f砂工作界面主要由菜单栏、主工具栏、辅工具栏、工作区、状态栏、参数设置区以及 存储器信息提示区等组成。
图4-3储離舀1息提示区」1W 盘■2・和| ■winr^a® | "UH i"R 凶0凶00凶@凶@ M问因|£凶冋®四0凹@^■■□□nBUBUaUFMHlMrTM-armIBl皿啲IDCI I HI IM-咖Lk '-LJ? %I H I 副叼1・1别迈”1乩屈雪4%■ = mu —ttKfKB : ?w ”*~w?・i初 冲 轉冲 HV H CF h^-hr n ran-e 环i ・”電事■5T*fi 0PHm FWl' "ln(|i退出 退出WGD 6控制处理系统4.1.1菜单栏菜单栏中有“文件”、“信息/视图”、“工作”、“读取数据”、“数据图 形处理”、“关于”等菜单项。
单击这些菜单项可弹出下拉菜单，利用这些菜单即 可执行软件的大部分命令。
下面简单介绍菜单栏中各菜单的功能：1.“文件”菜单（如图4-4）新建 清除当前实验的所有数据打开打开一个已经存在的数据文件保存 把所选择的存储器中的数据保存到文件中图4-4信息①信息■■输入…咖显示中右波长位置设置打印机的属 —打印打印当前的谱线及数据打印设置 打印预览显示打印时文件的外观2.“信息”菜单（如图4-运行墮）实时采集FL 三维显示F2 模也照相F3 ■停F4 手动前讲F5 手动肓退F6 背景记忆Ctrl+B 唐除背景记忆Clrl+C 检亲 Ctrl+G重新初始化...3. “运行”菜单（如图4-6）实时采集在当前位置循环米集数据并显示 三维显示 采集当前的谱线，并在三维坐标中显示模拟照相 模拟摄谱仪，把底片效果显示在屏幕上停止 停止实时采集手动前进 波长向长波方向移动指定的间隔5) 图4-5信息输入 网格 输入采集环境及其它信息显示网格坐标显示中心波长位置 在显示的坐标系统上显示中心位手动后退波长向短波方向移动指定的间隔背景记忆记录当前的暗环境，便于采集时扣除图4-6清除背景记忆清除记录的背景检索把中心处的波长移动到指定的波长位置重新初始化对波长进行重新定位，参数重新设置4.“数据处理”菜单（如图4-7）读取谱线数据读取指定谱线上各点的数据读取坐标点数据读取坐标面上各位置的坐标扩展对谱线进行局部放大取消所有扩展 取消本次实验的所有扩展手动定标 使用标准谱标定波长自动定标 使用定标公式进行定标通道/波长转换 通道/波长两种显示方式中变换寻峰 检索峰、谷的位置显示峰谷 在谱线上标记峰谷的标志显示峰谷数据 显示谱线上峰谷对应的信息显示方式 选择显示峰谷信息的方式 平滑 平滑选定的谱线计算 对设置的谱线进行计算显示 根据设置显示谱线系新①波氏修正… 1 SOOL/mi1200L/rtwii24QQL/niin刷新 刷新屏幕清除数据 清除选定的数据图4-7波长修正修正波长5.“数据图形处理”菜单（如图4-8）光栅根据所使用的光栅，选择相应的光栅参数图4-86.“关于”菜单关于CCD System 显示版本信息4.1.2工具栏软件提供了两个工具栏，每个工具栏由一组工具按钮组成，分别对应某些菜单项或菜单命令的功能，用户只需用鼠标左键单击按钮，即可执行相应的操作或功4.1.3工作区工作区是用户绘制、浏览、编辑谱线的区域。
工作区可同时显示多条谱线。
波长修正修正波长4.1.4状态栏11)状态栏用于反映当前的工作状态。
另外，当定点设备指向某一菜单项或按钮时，会在状态栏显示相应的功能说明。
4.1.5参数设置区设置工作方式、工作范围及工作状态等参数。
4.1.6存储器信息提示区显示各存储器的信息。
4.1.7存储器选择及波长显示栏选择当前存储器，显示当前中心波长位置。
4.2功能介绍4.2.1基本设置利用软件提供的参数设置区，用户可以方便的设置所使用的系统。
图4-94.2.2 设置工作参数（Setup）曝光时间一设置采集谱线的积分时间（1 —88挡可设）平均次数一对谱线数据进行平均的次数（1—10次）。
