第2章光学仪器中的常用光源
- 格式:ppt
- 大小:2.37 MB
- 文档页数:71
仪器分析考试练习题和答案第2章光学分析法导论【2-1】解释下列名词。
(1)原子光谱和分子光谱(2)发射光谱和吸收光谱(3)闪耀光栅和闪耀波长(4)光谱通带答:(1)原子光谱:由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱。
分子光谱:由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。
(2)发射光谱:原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时,往往会发射电磁辐射,这样产生的光谱为发射光谱。
吸收光谱:物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。
(3)闪耀光栅:当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时,光栅的光能量便集中在预定的方向上,即某一光谱级上。
从这个方向探测时,光谱的强度最大,这种现象称为闪耀,这种光栅称为闪耀光栅。
闪耀波长:在这样刻成的闪耀光栅中,起衍射作用的槽面是个光滑的平面,它与光栅的表面一夹角,称为闪耀角。
最大光强度所对应的波长,称为闪耀波长。
(4)光谱通带:仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。
【2-2】简述棱镜和光栅的分光原理。
【2-3】简述光电倍增管工作原理。
答:光电倍增管工作原理:1)光子透过入射窗口入射在光电阴极K上。
2)光电阴极电子受光子激发,离开表面发射到真空中。
3)光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上,倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子,入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。
4)经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来,形成阳极光电流,在负载RL上产生信号电压。
【2-4】何谓多道型检测器?试述多道型检测器光电二极管阵列、电荷耦合器件和电荷注入器件三者在基本组成和功能方面的共同点。
【2-5】请按能量递增和波长递增的顺序,分别排列下列电磁辐射区:红外,无线电波,可见光,紫外光,X射线,微波。
答:能量递增顺序:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。
波长递增顺序:X 射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。
【2-6】 计算下列电磁辐射的频率和波数。
(1)波长为0.9nm 的单色X 射线; (2)589.0nm 的钠D 线; (3)12.6μm 的红外吸收峰; (4)波长为200cm 的微波辐射。
实验1光学实验主要仪器、光路调整与技巧引言不论光学系统如何复杂,精密,它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成,因此掌握一些常用的光学元器件的结构和性能,特点和使用方法,对安排试验光路系统时正确的选择光学元器件,正确的使用光学元器件有重要的作用实验目的掌握光学专业基本元件的功能;调整光路,主要包括共轴调节、调平行光和针孔滤波。
基本原理(一)、光学实验仪器概述:主要含:激光光源,光学元件,观察屏或信息记录介质1. 激光光源;激光器即Laser(Light Amplification by stimulated emission of radiation),原意是利用受激辐射实现光的放大.然而实际上的激光器,一般不是放大器,而是振荡器,即利用受激辐射实现光的振荡,或产生相干光。
.960年,梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器.现在被广泛用于各个行业激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布激光器的分类:(1)气体激光器——He-Ne激光器,Ar离子激光器(2)液体激光器——染料激光器(3)固体激光器———半导体激光器,红宝石激光器本套实验方案的选择的激光器是气体型He-Ne内腔式激光器,波长为632.8nm的红光,功率2mW。
个别实验中还会用到白光点光源。
2、用于光学实验的元件一般包括:防震平台、分束镜、扩束镜、准直镜、反射镜、成像透镜、傅立叶变换透镜、多自由度微调器、可变光栏、观察屏等部件。
如果是全息实验还需要快门、干版架、自动曝光和显定影定时器、记录干版等。
(本实验方案中,扩束镜采用针孔空间滤波器,准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均采用双凸透镜)⑴防震平台光学实验需要一个稳定的工作平台。
特别是对于全息图制作实验,由于是参考波和物光波干涉条纹的记录,如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化,就要影响干涉条纹的调制度。
通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。
影响稳定性的因素有震动、空气流和热变化等。
中南大学仪器分析练习题及答案(有部分题是考研复试题哦)1. 简述仪器分析法的特点。
答:1.仪器分析法灵敏度高。
2.仪器分析法多数选择性较好。
3.仪器分析法分析速度较快,利于批量样品分析。
4.易于使分析工作自动化。
5.相对误差较大。
6.设备复杂、价格昂贵,对仪器工作环境要求较高。
第二章光分析导论一、选择题1.在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是( )(1)原子光谱(2)分子光谱(3)可见分子光谱(4)红外光谱2.可见光的能量应为( )(1) 1.24×104~1.24×106eV (2) 1.43×102~71 eV(3) 6.2 ~3.1 eV (4) 3.1 ~1.65 eV3.已知:h=6.63×10-34 J s则波长为0.01nm的光子能量为( )(1) 12.4 eV (2) 124 eV (3) 12.4×105eV (4) 0.124 eV4..频率可用下列哪种方式表示(c------光速,λ---波长,б---波数()(1)б/c (2cб (3)1/λ (4)c/б5.光量子的能量正比于辐射的()(1)频率(2)波长(3波数(4)传播速度6. 下列四个电磁波谱区中,请指出能量最小(),频率最小(),波数最大者(),波长最短者()(1)X射线(2)红外区(3)无线电波(4)紫外和可见光区二、填空题( 共7题12分)1.库仑滴定分析法, 实际上是一种___________________________电解分析法.2. 任何一种分析仪器都可视作由以下四部分组成:________________________、____________________、_____________________和________________________.3. 仪器分析主要分为三大类, 它们是、和.4.用pH计测定某溶液pH时, 其信号源是__________________________________;传感器是_______________________________.5.电化学分析法是建立在基础上的一类分析方法.6.光学分析法是建立在基础上的一类分析方法.三、解释术语1.电磁波谱2.发射光谱3.吸收光谱4.荧光光谱四、计算题1.计算下列辐射的频率(Hz)和波数(cm-1)(1)0.25cm的微波束;(2)324.7nm铜的发射线。
光学仪器装配考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 光学仪器的基本组成部分不包括以下哪一项?A. 光源B. 透镜C. 反射镜D. 电子元件2. 以下哪个选项不是光学仪器的常用光源类型?A. 氙灯B. 汞灯C. 激光D. 灯泡3. 光学仪器中,透镜的焦距是指什么?A. 透镜中心到焦点的距离B. 透镜边缘到焦点的距离C. 透镜中心到成像平面的距离D. 透镜边缘到成像平面的距离4. 光学仪器中,以下哪个参数不是衡量光学性能的重要指标?A. 分辨率B. 色差C. 焦距D. 重量5. 光学仪器的光轴是指什么?A. 透镜的中心线B. 光线通过透镜的路径C. 透镜的对称轴D. 光线传播的直线二、填空题(每题2分,共20分)6. 光学仪器的________是用来控制光线的强度和方向。
7. 光学仪器的________是用来调整光线的聚焦。
8. 光学仪器的________是用来测量物体的尺寸。
9. 光学仪器的________是用来减少或消除色差。
10. 光学仪器的________是用来增加成像的清晰度。
三、简答题(每题10分,共30分)11. 简述光学仪器装配时的注意事项。
12. 解释什么是光学仪器的色差,以及如何校正色差。
13. 描述光学仪器的校准过程。
四、计算题(每题15分,共30分)14. 已知一个光学仪器的物镜焦距为50mm,物体到物镜的距离为20mm,求成像距离。
15. 已知一个光学仪器的系统分辨率为1000线对/毫米,求其最小分辨能力。
答案:一、选择题1. D2. D3. A4. D5. B二、填空题6. 光圈7. 调焦装置8. 测微尺9. 消色差透镜10. 增透膜三、简答题11. 光学仪器装配时的注意事项包括:确保所有光学元件清洁无尘,避免直接用手触摸透镜表面;在装配过程中要保证光轴对准,避免光轴偏移;注意透镜的安装方向,避免反装;装配后要进行仔细的检查和调整,确保光学性能达到要求。
12. 色差是指光学仪器在成像过程中,不同波长的光由于折射率不同而导致的聚焦点不一致的现象。
第二章 预备知识第一节 物理实验仪器基本知识一、长度测量仪器1、游标卡尺游标卡尺是利用游标原理进行测量的一种通用量具,可以测量工件的内外尺寸、宽度、厚度、深度等。
游标卡尺可分为三用卡尺、两用卡尺、双面卡尺和数显卡尺等。
三用卡尺主要由主尺、游标和深度尺组成。
见图2.1。
图2.2中主尺最小刻度的长度为1mm ,游标上的最小刻度代表0.02mm ,游标上的“1、2、3……”等数字分别代表0.10 mm 、0.20 mm 、0.30 mm ……。
读数时,先看游标上的“0”线靠近哪一条主尺刻线,读出毫米数;然后判断游标上的哪一条刻线与主尺上某刻线对得最齐,游标上此刻线左边的数字乘以0.10 mm ,加上数字右边(对齐的刻线左边)的格数乘以0.02mm ,是从游标上读的数;主尺读数和游标读数相加,就是待测物体的尺寸。
例:图22所示游标卡尺游标上的最小刻度代表0.02mm ,读出l 的值。
l =21.44mm2、千分尺千分尺(螺旋测微计)是利用精密螺旋副进行测量的一种量具。
千分尺按用途不同可分为外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺等。
外径千分尺由尺架、测砧、固定套管、微分筒、精密螺杆等组成。
见图2.3。
图2.1 游标卡尺1.尺身2.内量爪3.尺框4.紧固螺钉5.深度尺6.游标7.外量爪 图2.2以移动量为25 mm 的千分尺为例(图2.4),在其固定套管上刻有一条水平刻线。
水平刻线上方(或下方)有25个刻线,间距为1 mm ,水平刻线的下方(或上方)靠右错开0.5 mm 刻有24个刻线,微分筒的边缘作为毫米和半毫米的读数基准。
微分筒上刻有50个刻线,精密螺杆的螺距是0.5 mm ,当微分筒旋转一个刻线时,微分筒沿水平方向移动了0.01 mm ,即微分筒上最小刻度的示值是0.01 mm 。
读数时需要估计到最小刻度的十分之一,即估读到0.001 mm 。
使用方法:(1)注意:夹紧被测物体时,不能旋转微分筒,应该转动微分筒末端的手柄,当听到“咔咔”的响声后,停止转动。
一、选择题1、显微镜的数值孔径nsinu=1.0,如用波长为500纳米的光源照明,则显微镜能分辨的两物点之间的最小距离为:A. 105纳米;B. 200纳米;C. 305纳米;D. 400纳米。
2、一架望远镜筒长40厘米,物镜焦距为45厘米,它的放大本领为:A. -8;B 8;C. -9;D. 9。
3、某人眼睛的远点为2.5米,为校正其远点,他应配眼镜的度数为:A. 40;B.-40;C. 400;D. -400。
4、汽车两前灯间距为1.2m,发出中心波长为500nm的光,人眼瞳孔在夜间时的直径为5mm,则该人刚能分辨该两灯的最远距离大约是多少km?A. 1;B. 3;C. 10;D. 30。
5、二、作图题三、计算题1、例1:将一个远点为2m的近视眼眼矫正,需要加一个多大度数的眼镜?解:已知s=-∞,s'=2-m,由fs''+fs=1,得s'=f'=2-m由f'<0,矫正镜片为凹透镜。
Φ=1f'=12-=-0.5D近视度=Φ×100=-50度2、例2:对一个近点为125cm的远视眼需要加一个多大度数的眼镜?解:题目矫正是将距远视眼25cm处的物,经助视仪器成像于远视眼的近点处。
已知:s=-25cm,s'=-125cm,由fs''+fs=1,得125f'-+25f'--=1,f'=0.3125mf'>0,矫正镜片为凸透镜。
Φ=1f '=10.3125=3.2D远视度=Φ×100=320度3、举例:如图中光阑AB 的直径为5cm 透镜的直径为6cm ,物点P 在透镜前6cm ,光阑AB 在透镜后3cm ,试确定哪个是有效光阑。
解:透镜边框对物点P 的张角63arctan2=L uAB 对L 成像S=3cm ,cm f 5-=',y=2.5cmcmf s f s s 5.7='+'=',cmss y y 25.6='=='β5425arctan265.725.6arctan2=+=AB uLAB u u <光阑AB 是有效光阑。
光学仪器中的光源及其选择光学仪器在现代科学研究和工程技术中起着重要的作用,而光源作为光学仪器的核心部件之一,对于仪器的性能和应用具有至关重要的影响。
本文将探讨光学仪器中的光源及其选择。
一、光源的作用和分类光源是产生光的物体或装置,它能够发射出一定波长范围内的电磁辐射,为光学仪器提供所需的光信号。
光源的主要作用是提供光的亮度、稳定性和光谱特性。
根据光源的工作原理和性质,光源可以分为自然光源和人工光源两大类。
自然光源包括太阳、星光等,其光谱特性较为复杂,不易控制和调节。
人工光源则是通过人为手段产生的光,如白炽灯、氙灯、激光器等,具有较好的稳定性和可调节性。
二、光源的选择因素在选择光源时,需要考虑以下几个因素:1. 光谱特性:不同的光学仪器对光源的光谱要求不同。
例如,在显微镜中,需要使用连续谱的白光源,以展现样品的真实颜色;而在光谱仪中,则需要使用单色光源,以便于光谱分析。
2. 亮度:光源的亮度决定了光学仪器的分辨率和探测灵敏度。
对于需要高亮度的应用,如显微镜观察细胞结构,通常选择高亮度的氙灯或激光器作为光源。
3. 稳定性:光源的稳定性对于实验的可重复性和准确性至关重要。
尤其是在长时间实验或需要进行定量分析的情况下,选择具有良好稳定性的光源非常重要。
4. 寿命和维护:光源的寿命和维护周期也是选择的考虑因素之一。
一些光源,如白炽灯,寿命较短,需要频繁更换;而一些光源,如半导体激光器,寿命较长,使用寿命可以达到数万小时。
三、常见光源的选择1. 白炽灯:白炽灯是最常见的光源之一,具有连续谱和较高的亮度。
它适用于一些需要真实颜色显示的应用,如显微镜观察和摄影。
2. 氙灯:氙灯是一种高亮度的光源,其光谱范围广,适用于一些高分辨率的应用,如显微镜观察和荧光显微镜。
3. 激光器:激光器是一种具有高亮度、单色性和方向性的光源。
它在光学仪器中的应用非常广泛,如激光共聚焦显微镜、光纤通信等。
4. LED光源:LED光源具有较长的寿命、低功耗和快速开关特性。
光学实验主要仪器光路调整与技巧光学实验是研究光的性质和行为的一种实验手段。
在进行光学实验时,主要涉及到一些基本的仪器、光路调整和技巧。
下面将详细介绍光学实验的主要仪器、光路调整和技巧。
一、光学实验主要仪器:1.光源:光源是光学实验的起始点,一般使用的光源有白炽灯、氘灯、汞灯等。
根据实验需求,可以选择合适的光源。
2.准直器:准直器用于将光源发出的不同方向的光线转换为平行光线。
常用的准直器有准直透镜和准直筛。
3.物镜:物镜是利用透镜的折射原理集中光线的仪器,常用的物镜有凸透镜、凹透镜和透镜组等。
4.目镜:目镜是用于观察光路中光线的行为和效果的仪器,常用的目镜有小孔、望远镜和显微镜等。
5.光学实验台:光学实验台是固定和调整光学仪器的平台,具有稳定性和精确度要求。
光学实验台上通常有刻度尺、螺丝孔和螺丝等辅助工具。
6.探测器:探测器用于测量光的强度、频率和探测光的波长等信息。
常用的探测器有光电二极管、光电倍增管和光谱仪等。
7.光学元件:光学元件是用于调整光路径和改变光的传播方向的仪器,常见的光学元件有棱镜、透镜、平行板和光栅等。
二、光路调整和技巧:1.平行光调整:在光学实验中,常常需要将光束调整为平行光。
一种常用的方法是使用准直器将光源发出的散射光调整为平行光。
2.光路对准:在光学实验中,光线的传播路径需要精确对准。
通常使用标尺、角度测量仪和调节螺丝等工具来调整光路,以保证光线的传播路径正确。
3.光路稳定:在进行光学实验时,光路的稳定性是确保实验结果准确和可重复性的重要因素。
可以使用夹持器、支撑架和调节螺丝等工具来固定和稳定光学元件和实验装置。
4.光路对中:在光学实验中,光路元件的位置和方向的准确对中非常重要。
可以使用目镜、望远镜和刻度尺等工具来进行精确的对中操作。
5.光路调整技巧:在调整光路时,可以使用反射和折射的原理,结合减小反射和折射带来的误差,以控制光路的精确度。
6.光路的检查和修正:在进行光学实验时,要经常检查光路的情况,避免元件移位、镜面污染或者光源变化等因素带来的误差。
物理光学习题库——光的干涉部分一、选择题1. 下列哪一个干涉现象不属于分振幅干涉?A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C.杨氏双缝干涉D.马赫-曾德干涉2. 平行平板的等倾干涉图样定域在A. 无穷远B.平板上界面C.平板下界面D.自由空间3. 在双缝干涉试验中,两条缝的宽度原来是相等的,若其中一缝的宽度略变窄,则A.干涉条纹间距变宽B. 干涉条纹间距变窄C.不再发生干涉现象D. 干涉条纹间距不变,但原来极小处强度不再为04. 在杨氏双缝干涉实验中,相邻亮条纹和相邻暗条纹的间隔与下列的哪一种因素无关?A.光波波长B.屏幕到双缝的距离C. 干涉级次D. 双缝间隔5. 一束波长为λ的单色光从空气中垂直入射到折射率为n的透明薄膜上,要使反射光得到干涉加强,薄膜厚度应为A.λ/4B.λ/4nC. λ/2D. λ/2n6. 在白炽灯入射的牛顿环中,同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是A.由里向外B.由外向里C. 不变D. 随机变化7. 一个光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖,用波长为500nm的单色光垂直照明,看到的反射光干涉条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切,则工件的上表面缺陷是A.不平处为凸起,最大高度为250nmB.不平处为凸起,最大高度为500nmC.不平处为凹槽,最大高度为250nmD. 不平处为凹槽,最大高度为500nm8. 在单色光照明下,轴线对称的杨氏干涉双孔装置中,单孔屏与双孔屏的间距为1m,双孔屏与观察屏的间距为2m,装置满足远场、傍轴近似条件,屏上出现对比度K=0.1的等间隔干涉条纹,现将双孔屏沿横向向上平移1mm,则A. 干涉条纹向下平移2mmB. 干涉条纹向上平移2mmC. 干涉条纹向上平移3mmD. 干涉条纹不移动9. F-P腔内间距h增加时,其自由光谱范围ΔλA. 恒定不变B. 增加C. 下降D. =010. 把一平凸透镜放在平玻璃板上,构成牛顿环装置,当平凸透镜慢慢向上平移时,由反射光形成的牛顿环A. 向中心收缩,条纹间隔不变B. 向中心收缩,环心呈明暗交替变化C. 向外扩张,环心呈明暗交替变化D. 向外扩张,条纹间隔变大11. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中,垂直光线方向放入折射率为n、厚度为h的透明介质片,放入后,两路光束光程差的改变量为A. 2(n-1)hB. 2nhC. nhD. (n-1)h12. 在楔形平板的双光束干涉实验中,下列说法正确的是A. 楔角越小,条纹间隔越宽;B. 楔角一定时,照射波长越长,条纹间隔越宽C. 局部高度变化越大,条纹变形越严重D. 形成的干涉属于分波前干涉13. 若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中,则干涉条纹会A. 不变B. 变密集C.变稀疏D.不确定14. 若想观察到非定域干涉条纹,则应选择A. 单色扩展光源B.单色点光源C.15. 将一金属丝置于两块玻璃平板之间,构成如图所示的结构,当在A点施加一个均匀增加的力F时,下列说法正确的是A.条纹间隔逐渐增大B.条纹数量逐渐变多C.干涉条纹级次D.条纹向级次低的方向移动16. 由A、B两只结构相同的激光器发出的激光具有非常接近的强度、波长及偏振方向,这两束激光A. 相干B.不相干C.可能相干D.无法确定17. 下列干涉现象不属于分振幅干涉的是A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C. 马赫-增德尔干涉D.菲涅尔双棱镜干涉18. 有关平行平板的多光束干涉,下列说法正确的是A. 干涉形成的条件是在平板的内表面镀增透膜B.透射场的特点是在全亮的背景上得到极细锐的暗纹C.膜层的反射率越低,透射场的亮纹越细锐D. 透射场亮纹的光强等于入射光强19.镀于玻璃表面的单层增透膜,为了使增透效果好,膜层材料的折射率应该()A.大于玻璃折射率B.等于玻璃折射率C.介于玻璃折射率与空气折射率之间D. 等于空气折射率E. 小于空气折射率二、填空题1. 干涉条纹对比度表达式为,其取值范围是,两列相干简谐波叠加时,两列波的振幅比为1:3时,则干涉条纹对比度为。
仪器分析各章习题与答案Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】第一章绪论问答题1. 简述仪器分析法的特点。
第二章色谱分析法1.塔板理论的要点与不足是什么2.速率理论的要点是什么3.利用保留值定性的依据是什么4.利用相对保留值定性有什么优点5.色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题6.什么叫死时间用什么样的样品测定.7.在色谱流出曲线上,两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率为什么8.某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大,塔板高度H很小,但实际上柱效并不高,试分析原因。
9.某人制备了一根填充柱,用组分A和B为测试样品,测得该柱理论塔板数为4500,因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离,该人推断正确吗简要说明理由。
10.色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法11.气相色谱仪一般由哪几部分组成各部件的主要作用是什么12.气相色谱仪的气路结构分为几种双柱双气路有何作用13.为什么载气需要净化如何净化14.简述热导检测器的基本原理。
15.简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。
16.影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些分别是如何影响的17.为什么常用气固色谱分离永久性气体18.对气相色谱的载体有哪些要求19.试比较红色载体和白色载体的特点。
20.对气相色谱的固定液有哪些要求21.固定液按极性大小如何分类22.如何选择固定液23.什么叫聚合物固定相有何优点24.柱温对分离有何影响柱温的选择原则是什么25.根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类26.毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点27.为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置28.在下列情况下色谱峰形将会怎样变化(1)进样速度慢;(2)由于汽化室温度低,样品不能瞬间汽化;(3)增加柱温;(4)增大载气流速;(5)增加柱长;(6)固定相颗粒变粗。