色分辨本领 + d λ min.ppt

* 4.2 色散光谱仪的基本性能参数 1．色散本领 角色散：Dθ= dθ / dλ 线色散： Dl= d l / dλ= Dθ f ?2 i1’ i2’ di’ ?1 ?2 θ 1 θ 2 d θ ?1 Dl Dθ—表示波长差为单位波长的两同级主极大分开的角距离。 §4 光谱仪器分类和基本性能 4.1 光谱仪器分类 2．色分辨本领 ? ?+ ? ? d? ? λmin: 在λ附近, 可分辨的最小波长差 色分辨本领：A = λ / ? λmin A表征仪器对不同波长谱线的分辨能力。 3．自由光谱区 定义：入射光波长在 λ~ λ +Δλ连续波 段内产生的m级光谱不发生越级重 叠, 对应的Δλ叫做自由光谱区. 据定义有： Δλ = λ / m λ: 入射波长的下限， ?λ: 不产生越级重叠的最大入射波长范围 越级重叠时（m+1)λ= m (λ +Δλ） ? = 0 狭缝 准直系统 棱镜暗盒 棱镜台旋转调节机构 成像系统 成像调焦机构 CCD光强分布测量仪 反光镜旋转调节手轮 看谱窗 光源（自配） §5 棱镜、光栅和F-P干涉仪的分光性能 5．1 棱镜光谱仪 5．2 光栅光谱仪 光栅光谱仪的性能参数，从不同角度表征了一个光栅的分光能力。 色散本领：表征光栅将不同波长的同级 主极大在空间分开的程度。 5．2 光栅光谱仪 1．色散本领 色散：复色光经光栅后，不同波长的同 一级谱线出现 在不同的方位上。 角色散：Dθ= dθ / dλ Dθ—表示波长差为单位波长的 两同级主极大分开的角距离 线色散： Dl= d l / dλ Dl —表示波长差为单位波长的两同 级主极大在接收屏上的线距离。 ?2 i1’ i2’ di’ ?1 ?2 θ 1 θ 2 d θ ?1 Dl Dθ= d θ / dλ = m / d cos θ 角色散： 可见：当θ较小时，（cos θm≈1） 1）Dθ主要由d，m决定，与N无关。 2）d θ / dλ = m/ d ，θ～λ线性变化 光谱为匀排光谱。 3）m = 0时无色散，m↑→ Dθ↑。 4）d↓→ Dθ↑。（d一般10-2～10-3mm） 线色散：当 θ 较小时的线色散 Dl = d l / dλ ≈ f ’ Dθ = m f ’/dcos θm ?2 θ 1 θ 2 d θ ?1 Dl 2．色分辨本领 ? ? ? d? ? ? d? ? ? = d ? ? ? d? 可分辨 恰可分辨 不可分辨 其中： d?：λ1，λ2两同级谱线的角距离 瑞利判据： ? ?：谱线的半角宽度 ? ?+ ? ? d? A= λ /? λmin = mN = Ndsin θ/ λ 所以有： 当d ? =? ?时有对应的 ? λmin 求 A= λ /? λ min 的表达式 讨论： A= λ /? λ=mN=Ndsin θ/ λ ∵ m↑→ Dθ ↑，两谱线中心分得越开 N↑→ ? ? ↓，谱线越细锐。 ∴ m↑，N↑→A↑。 问题： 1．是否可无限增大m，而得到大A呢？ 受单缝衍射限制，受自由光谱区限制. 2．有效光栅缝数问题。 例：若光栅 1200/mm 光栅长 L=5cm 则 N=6×104 m=1 时 A= 6×104 若取 λ = 600nm 则 ? λ = 0．01nm 3．自由光谱区 据定义有（m+1)λ=m（λ +Δλ） Δλ = λ / m = λ2/ dsinθ 其中：?为入射波长的下限。 ?? —— 不产生越级重叠的最大入射波长范围 5. 3 法布里-珀罗干涉仪 1．色散本领 2nhcos ? = m? ?---第m级亮环对透镜中心的张角. 2nhcos ? 1 = m?1 2nhcos ?2 = m ?2 ?1 ?2 ? 1 ? 2 d? Dθ= dθ / dλ 求D ?的表达式 由 2nhcos ? =m? 有 - 2nhsin ? d ? =md? 讨论: （1） “-”号表示d?↑→ d? ↓。