光学测量中的问题和注意事项

光学测量中的问题和注意事项,测量分类,光学参数的测量迈克尔逊实验光学参量的应用测量超声光栅应用反射式全息片的拍摄气体发射光谱探测光学设计初步吸收光谱探测散射全息技术,实验组件排列示意图,实验中的问题,光学系统的组成光学单元：光学表面的保护：专用的镜头纸以及洗耳球实验操作注意事项：手以及非专用工具不能直接接触光学表面机械部件精密位移结构：行程不可过度使用重复精度：需要单程定标机械低频阻尼振动：平台需要减震以及必要的自行减震设计电子单元响应度：灵敏度：响应速率：,光栅光谱仪与OMA,内容,一、引言：介绍光谱仪的基本情况二、OMA：说明什么是OMACCD的知识三、WGD6型光谱仪：结构和特点四、WGD6在教学中的应用：Na原子光谱五、其它：其它相关谱仪,一、引言,电磁波的强度作为波长或频率的函数即为所谓波谱。在电磁波谱中，一般将波长从110-21103m的谱段称为光学光谱。光学光谱又可进一步分为：真空紫外:110-2210-1m近紫外可见：210-1710-1m近红外：710-11100m其它波段的电磁波谱有：谱，X射线谱，电子顺磁共振谱，核磁共振波谱特别是光谱是研究物质成份和结构的重要手段。,光谱仪的构成,光谱仪一般由5部分构成：,1.光源,2.照明准直,3.分光,4.成像,5.接收,原子发光和吸收分子吸收喇曼散射荧光激光氙灯钨灯,物质（棱镜）衍射（光栅）干涉（FP）付氏,直读照相光电CCDCMOS,光谱仪追求的目标,分开不同波长的光：波长分辨本领记录不同波长的光的强度：强度分辨本领时间分辨本领效率价格,二、OMA(OpticalMultichannelAnalyzer),OMA广义指能同时测量多种波长的光强的光谱系统，狭义指以CCD（CMOS）作光强读出系统的光谱仪。主流读出系统的演变：直读（单通道，强度分辩本领极低，无时间分辨）摄谱（多通道，强度分辩本领较低，无时间分辨，低效）光电（单通道，强度分辩本领高，无时间分辨，低效）CCD（多通道，强度分辩本领高，时间分辨，高效）,CCD(Charge-CoupledDevice),结构：金属-氧化物-半导体工作原理：反型层非平衡存储电荷包光子产生电子-空穴对以电荷数量表示光强用系列脉冲将电荷送出,电荷包的传出示意图,CCD的主要性能指标,象元数：2048象元尺寸：10总尺寸：2cm动态范围:212光谱范围:紫外至近红外驰豫时间:数十秒象元均匀性：,CCD优点,自扫描光谱范围宽体积小功耗低寿命长使用中的问题：基线0坏象元-无光照有峰,三、WGD6型OMA,结构见右图光栅作色散元件步进电机驱动正弦机构CCD测量光强微机控制、采集,Czerny-Turner结构和正弦机构2dcossin=nsin=x/Lx光谱范围由闪耀波长b定2/3b2bb=500nm333nm1000nm理论分辨本领R=/=kNk=1,L=50mm,600/mm,R=30000.=500nm,=0.017nm,色散部分,CCD象元尺寸：1414m中心距14m象元数：2048个象元尺寸：28.672mm动态范围：4096光谱范围：0.31m与光栅的相当仪器分辩率成像透镜焦距：F=302mm刻痕密度：600/mm线色散为：5.55nm/mmCCD分辨率为:0.077nm实际分辨率由象差、缝宽、象元尺寸确定整机波长分辨率不优于：0.077nm光栅分辨率0.017nm为达到0.077nm缝宽应14m即0.014mm单幅波长范围为:158nm不能覆盖整个光谱范围,优点：速度快N倍可测一谱带无机械扫描系统对光源稳定性要求低可测动态光谱（时间分辨）动态范围：4096,课前讨论,为何棱镜逐步被光栅取代？光栅与棱镜的比较：,四、教学实例：Na原子光谱,为什么要定标？光谱仪精度为：0.4nm重复性为：0.2nm均大于0.077nm尽管原则上光栅光谱可以直接给出波长值，但其中要涉及光栅角位置、狭缝位置、光栅常数、成像透镜焦距、CCD位置等众多因素，会引入相当大的误差。定标能消除上述各种因素带来的误差使波长精度达0.1nm。定标方法是固定光栅位置，用己知波长的光源来确定波长与道数之间的关系。最佳定标策略：拟合公式与实验结果谁更可靠？如拟合公式可靠：尽可能多的实验点。如实验结果可靠：尽可能靠近又恰能夹住待测谱线的两条标准谱线线性拟合。,主要问题,狭缝照明：均匀照明二级衍射识别：滤波标准谱线的辨认：波长与谱线位置近似线性弱谱线的测量：重复测量叠加谱峰读出：定标与测量统一,其它应用,发射光谱：测量各种光源的波长和光谱分布吸收光谱：固体干涉滤光片、色玻璃、薄膜材料等液体吸收系数散射光谱液体荧光光谱分布,六、WGD-8型光谱仪,特点F=500mm光栅为1/2400L=70mm分辨率R提高了5.6倍R=168000=300nm,=0.0017nm=500nm,=0.0029nm=600nm,=0.0036nm线色散提高了5/34=6.7倍D=0.83nm/mm如狭缝为0.01mm则可分辨0.008nm的谱线,狭缝对分辨率的影响,由于衍射的作用狭缝不是越狭分辨率就越高仪器的孔径光阑为D，由它引起的衍射角为/D，若焦距为F，则其宽度为F/D定义简约宽度uu=aD/Fa=uF/DF/D=7,=0.5m,a=3.5umu=1a=3.5mR=0.65R0=109000=0.0045nm,用途测H、D光谱H656.280486.133434.047410.174D656.100485.999433.928410.062从上述数据可得到RH、RD和电子与质子之质量比/Hme/2MP测Na光谱的双线定出量子缺s、p、d、f616.072589.593568.892515.365498.287615.421588.996568.262514.910497.8612:1锐1:2主4:6漫2:1锐4:6漫475.189466.860330.294285.302474.802466.468330.234285.2832:1锐4:6漫1:2主1:2主,实验测量中的注意事项,实验的全真记录！数据表格的即兴设计和工作规范实验中出现问题以及解决方法数据的有效数字位数的取舍数据的单位换算实验环境和标定文件等,1,按图制作反身物体全息片的典型光路图（我晕，实验书那个是什么图，我不是学素描的！，点不典型，百度都找不到，这才是最典型的吧）,http:/www.phywe.de/download/lexlong/p2260300.pdf,介绍一个绘图软件visio,按图索骥,使用撰写科技文章一样的方式书写实验报告，语言符合语法规则；切