实验4.12 单色仪的使用.ppt

北京科技大学 物理系 张师平 实验4.12 单色仪的使用 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，如按入射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平面反射式光栅单色仪。 实验目的 了解单色仪的结构原理，学会使用光栅单色仪。 测定光栅单色仪的分辨能力。 利用单色仪测定干涉滤光片的光谱透射率曲线。 实验仪器 平面光栅单色仪、汞灯、钨灯、光电倍增管、干涉滤光片等 汞灯 电控箱 钨灯 主机 实验原理 M1 M2 G M3 入射狭缝 出射狭缝 光电倍增管 是基于光电效应和二次电子发射效应的电子真空器件，可以把微弱的输入光转换成电子，并使电子数获得倍增。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。 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。 汞灯光谱 汞灯黄线（新汞灯） 汞灯黄线（老汞灯） 汞灯黄线（老汞灯调整后） 分辨能力 分辨能力为： a I λ1 λ2 λ b h h 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。 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。 滤光片透射率随波长变化曲线 中心波长、通带半宽度以及峰值透射率是滤光片的三个特征量。 T λ λ0 Δλ O T0 T0/2 测量 开启光栅光谱仪电源，开启计算机，在计算机界面上双击快捷方式“WDS系列组合式多功能光栅光谱仪”，启动光谱仪系统操作程序 ； 根据软件系统提示进行系统复位操作，即光谱仪系统初始化使波长复位。复位完成后按“确定”进入操作主界面； 调节“高压调节”旋钮使显示值达300V左右； 调节入射、出射狭缝的宽度在0.15－0.20mm之间。 分辨能力的测量(汞灯) 两条黄谱线（波长分别为577.0nm和579.1nm）： 从575nm开始，自动扫描至583nm，在相距2.1nm左右的两个位置应该存在光强极大值 　确定两峰的位置，光强值合适 使用慢速扫描 ，每隔 0.1nm记录一个光强值 测量滤光片的透射率（钨灯） 开启钨灯，控制仪器完成以下步骤： ① 从280nm开始正向自动扫描，至660nm止，每隔20nm记录一个光强值（注意应使最大光强强度值大于2000）； ② 加上滤光片，重复步骤①（注意此时的负高压值与步骤① 保持一致）。 计算出对于钨灯来说滤光片的透射率，做出透射率T与波长的关系曲线。从图中求出滤光片的中心波长、通带半宽度及峰值透射率。 注意事项 选择合适的光强值 ：对于汞灯来说，光强值可适当大些。 对于钨灯来说，可适当增大电压的值。 对同一内容，不要改变测量条件。 不要超出扫描范围。 测量完毕，将高压调至0。 不得将U盘的存储设备插入计算机内。 数据处理要求 要求有原始数据表格 处理后的数据表格（原始数据－暗电流） 将数据处理后绘出曲线 注意要在曲线上标出所需数据 北京科技大学 物理系 张师平