学院机械工程班级物流1602学号41604561姓名潘菁
一、实验目的与实验仪器
【实验目的】
1）了解平面反射式闪耀光栅的分光原理及主要特性。
2）了解光栅光谱仪的结构，学习使用光栅光谱仪。
3）测量钨灯和汞灯在可见光范围的光谱。
4）测定光栅光谱仪的分辨能力。
5）测定干涉滤光片的光谱透射率曲线。
【实验仪器】
WDS-3平面光栅光谱仪，汞灯，钨灯&氘灯组件，干涉滤光片等。
二、实验原理
1.平面反射式闪耀光栅原理
（1）平面反射式光栅与光栅方程平面反射式光栅是在衬底上周期地刻划很多细微的刻槽，表面涂有一层高反射率金属膜，其横断面如图所示。
平面反射式光栅衍射如图所示。
()λ
θk
sin模具抛光机
=sin
+
i
d=
这是平面反射式光栅的光栅方程，其中d为光栅常数，k是光谱级。规定衍射角θ恒为正，
i 与θ在光栅平面法线的同侧时为正，异侧为负。
在常用的平面光栅光谱仪中，安放光栅的方式使光栅方程转化为
λ
θk d =sin 2从上式可以看出，λk 值相同的谱线，衍射角度θ相同，即在相同的衍射角度θ出现衍射级次为、、、321===k k k …不同波长的光同时出现的情况，这些波长满足32321λλλ==的关系。 （2）闪耀问题图是N=4时的光栅相对光强分布曲线。从图中可以看到，θαα
sin sin -曲线是包在θβ
βsin sin sin -N 曲线外面的“包络”，它决定后者在什么地方高、在什么地方低，即决定光谱线的强度。由此可见，衍射因子决定光谱线的强度，干涉因子决定光谱线的位置。
在常用的平面光栅光谱仪里，所拍摄的光谱满足i =θ，可以推出这时有γθ==i ，有
k
d γ
λsin 2=通常把这个波长叫做闪耀波长。
2.平面光栅光谱仪结构与组成
本实验所用平面光栅光谱仪外观如图所示。光栅光谱仪主要由光学系统、电系统和计算机组成。整套仪器由计算机控制。
（1）光学系统光栅光谱仪光学系统原理如图所示。光源发出的光进入狭缝S1，S15w1h
位于反射式准光镜的焦面上，通过S1射入的光束M1反射成平行光束投向平面光栅G 上，衍射后的平行光经物镜成像在S2上。
（2）电子系统
电子系统主要由电源系统、光接收系统、步进电动机系统等部分组成。3.分辨率光栅光谱仪的分
辨率是分开两条相邻近谱线能力的度量。汞灯光强I 与波长λ的关系曲线如图所示。从图上测出两谱线1λ、2λ峰间的间隔为a ，以及峰的半宽度为b ，则分辨率能力为δλλa
b =∆三、实验步骤
1.准备工作
1）开机前，先缓慢旋转入射狭缝宽度调节旋钮，直接观察入射狭缝宽度的示值与狭缝宽度之间的对应关系。打开光栅光谱仪电源，高压调节到-300~-600V 之间，入射缝、出射缝缝宽均预置为0.15~0.30mm 之间，打开氘灯，打开计算机，打开软件，进入主页面。
2）测量参数设置：在“文件”菜单中，进入“参数设置”界面。
测量模式：选择能量模式，示值范围0.0~4095.0，测量中如果信号超出此范围，需适当调整缝宽和高压值。
扫描速度：扫描速度分为不同的档，例如“最快”档时，仪器会每隔1nm 记录一个数 据。实验时需根据测量需求进行选择，如在需要初步了解全部谱线特征时可选择“快速”或“中速”，需要精细测量时可选择“慢速”或“很慢”。
扫描方式：选择重复扫描1次。
波长范围：最大范围为200~800nm，可以根据实验需要分别设定上下限。
2.校准光谱仪的波长指示值
利用氘灯波长值为486.0mm的谱线校准光谱仪。光源采用氘灯，选择快速扫描，在“测量方式”菜单中，或工具栏的快捷按钮中点选“光谱扫描”进行快速全谱扫描。点选后，光谱仪开始自动扫描。应根据能量信号大小手工调节负高压值、入射狭缝宽度和出射狭缝宽度，获得适当大小的能量信号，然后再选择中速扫描氘灯光谱。如果在扫描过程中进行中断及修改参数等操作，再次扫描时系统仍然继续从上一次的波长扫起。
利用“数据处理”菜单的功能读出测量的氘灯光谱谱线波长。如果光谱仪给出的氘灯谱线波长值与标准波长有偏差，用“系统操作”菜单中的“零点波长校正”功能进行校正，即在“当前波长偏差值”对话框中输入仪器显示的波长值与标准波长值的差值，点击确定即可。钻石进攻
3.汞灯光谱和光谱仪分辨率的测量
1）入射缝宽和出射缝宽设定在0.15~0.20m之间，负高压-300~-600V之间。
2）移去钨灯&氘灯组件，将汞灯置于入射狹缝前，进行快速全谱扫描，根据光谱测量结果进一步调节狭缝宽度、负高压等参数，使得记录的谱线高度适当，再进行一次慢速全谱扫描，保存实验数据为TXT文件。
4.滤片光谱特性的测量
灶神之妻
中国眼镜杂志移去汞灯，将钨灯置于入射狭缝前，选择“最快”档进行全谱扫描，根据扫描结果判断是否需要重新设定缝宽、负高压等参数，以得到合适的图谱，保存实验数据为TXT文件。然后保持仪器各参数不变，加入滤光片，再扫描一次图谱，保存实验数据为TXT文件。最后，在无光照射下扫描一次图谱(暗电流值)，保存实验数据为TXT文件。
5.退出系统与关机
测试结束时，将负高压调节至零。单击菜单栏中“文件/退出系统”，按照提示关闭电
春天的童话源退出仪器操作系统。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议