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光学多道分析实验 电科091 实验流程 实验目的实验原理实验器材实验内容实验应用实验感想 实验目的 掌握定量测定汞灯光谱 钠原子光谱的方法熟悉多功能光栅光谱仪的光学系统 电子系统和软件系统了解扫描光栅光谱仪与光学多道光栅光谱仪之间的差别 实验原理 1 在一块透明的光学玻璃平板上刻有大量的相互平行 等宽等间距的刻痕 构成光栅 光珊可分为透射光栅 平面反射光栅 光栅方程 a b sin k式中称为第k级衍射角 a b 是反射光部分与漫反射部分的宽度 称为光栅常数 表示待测的波长 透射式与反射式 光栅光谱仪的光学系统图 光源从直狭缝S1入射 经过M1后反射到准直镜M2 经过M2后的平行光入射到平面反射光栅上 经平面反射光栅衍射后入射到物镜M3上 并且会聚到S2处 在光路上遇到转镜M4后 在S3处成实像 在S3位置安置CCD接收器件 通过连接线传输到计算机上 试验器材 WGD 6光学多道分析器它由光栅单色仪 CCD接收单元 扫描系统电子放大器 A D采集单元和计算机组成集成了光学 精密器械 电子学和计算机于一体的光机电一体化实验仪器 实验内容 1 准备工作开机之前检查连线是否接好 将转换开关置于工作位置 用CCD接收 将扳手放在 CCD 档 要观察谱线 可将旋钮置于 观察 档 将入射狭缝宽度 出射狭缝宽度都调至0 1mm左右 将USB接口连接计算机和仪器 安装驱动程序 2 实验测量选用滤色片 打开计算机软件 进行实时采集 利用已知波长的钠黄线进行 手动定标 自动定标 对未知波长进行测量 实验结果图 钠灯图 实验数据 测得中心波长汞灯435nm钠灯585nm红灯648nm黄灯603nm蓝灯456nm白灯460nm 注意事项 1 狭缝可调范围为0 2mm 每旋转一周狭缝宽度变化0 5mm 平时不能置于0或2mm 应当调至0 1mm 0 5mm之间 2 钠灯不能离入射光孔太近 应用 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 实验感想 本次实验我们使用光学多道仪对汞灯和钠灯以及发光二级管进行了测量 由于不同的物质其谱线波长各不相同 因此为了能在实验仪器范围内观测 必须先确定一个合适的中心波长 实验中确定中心波长之后需要对仪器定标 由于定标之后仪器测量范围不能再修改 因此定标非常重要 最后我们在实验允许范围之内观测到了汞灯 钠灯 红 黄 蓝 白光的谱线 与实验的理论值存在一定的误差 我们分析误差是实验过程中
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