最新光学多道分析器(OMA)实验报告---副本
光学多通道实验讲义
光学多通道（光栅光谱仪）实验讲义一 实验目的1、了解光栅光谱仪的工作原理2、掌握利用光栅光谱仪进行测量的技术二 实验仪器WDS 系列多功能光栅光谱仪,计算机三 实验原理光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱测量仪器。
光栅光谱仪是光谱测量中最常用的仪器，基本结构如图1所示。
它由入射狭缝S1、准直球面反射镜M1、光栅G 、聚焦球面反射镜M2以及输出狭缝S2构成。
衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散器件。
它是在一块平整的玻璃或金属材料表面（可以是平面或凹面）刻画出一系列平行、等距的刻线，然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构成一块反射试验射光栅。
相邻刻线的间距d 称为光栅常数，通常刻线密度为每毫米数百至数十万条，刻线方向与光谱仪狭缝平行。
入射光经光栅衍射后，相邻刻线产生的光程差(sin sin )s d αβ∆=±，α为入射角，β为衍射角，则可导出光栅方程：(sin sin )d m αβλ±= (0.1)光栅方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d 联系起来，λ为入射光波长，m 为衍射级次，取0,1,2,±± 等整数。
式中的“±”号选取规则为：入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号，在法线两侧时取负号。
如果入射光为正入射0α=，光栅方程变为sin d m βλ=。
衍射角度随波长的变化关系，称为光栅的角色散特性，当入射角给定时，可以由光栅方程导出 cos d m d d βλβ=， (0.2)复色入射光进入狭缝S1后，经M2变成复色平行光照射到光栅G 上，经光栅色散后，形成不同波长的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2将照射到它上面的某一波长的光聚焦在出射狭缝S2上，再由S2后面的电光探测器记录该波长的光强度。
光栅G 安装在一个转台上，当光栅旋转时，就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上，光电探测器记录不同光栅旋转角度（不同的角度代表不同的波长）时的输出光信号强度，即记录了光谱。
物理实验报告_光学多道与氢氘光谱
光学多道与氢氘同位素光谱摘 要：本实验利用光学多道分析仪研究氢氘光谱。
首先使用已知波长的氦光谱进行定标测量了氢光谱，并在此基础上测量氢氘同位素光谱，修正获得了氢氘光谱的波长值；利用这些测得值计算出了氢氘的里德伯常量分别为H R =109717.82cm -1，=109747.00 cm -1。
得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图；通过计算得出了电子与质子质量之比为=1881.40,与理论值1836.15的相对误差为2.46%。
关键词：光学多道分析仪，氢、氘同位素光谱，CCD ，光电倍增管1. 引言光谱是不同强度的电磁辐射按照波长的有序排列。
光谱学是研究各种物质的光谱特征，并根据这些特征研究物质结构、物质成分和物质与电磁辐射的相互作用，以及光谱产生和测量方法的科学。
光谱学在物理学各分支学科中都占有重要地位，而且在生物学、考古学等诸多方面有着广泛的应用。
在光谱学史上，氢光谱的实验和理论研究都占有特别重要的地位。
1885年，巴耳末（J.J.Balmer ）发现了可见光区氢光谱线波长的规律。
1892年，尤雷（H.C.Urey ）等发现氢(H)的同位素氘(D)的光谱，氢氘原子对应的谱线波长存在“同位素位移”。
本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点， 并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术。
2. 实验原理2.1物理原理在原子体系中，原子的能量状态是量子化的。
用1E 和2E 表示不同能级的能量，ε表示跃迁发出光子的能量，h 表示波尔兹曼常量，ν表示光子的频率，对于原子从低能级到高能级的跃迁我们有：21h E E εν==-，其中21E E hν-= (1)由于原子能级的分立，频率ν也为分立值，在分光仪上表现为一条条分立的“线性光谱”，这些频率由巴耳末公式确定：H 原子：2212111H HR n n λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭……………………………………………………（2） 其中1n 和2n 为轨道量子数，H R 为氢原子的里德伯常数。
光学综合实验实验报告
一、实验目的1. 熟悉光学仪器的基本原理和操作方法。
2. 掌握光学元件的识别和测试方法。
3. 学习光学实验的基本技能，提高实验操作能力。
4. 培养团队合作精神和科学严谨的态度。
二、实验原理光学实验是研究光现象和光学原理的重要手段。
本实验主要涉及以下光学原理：1. 光的折射：光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向发生改变的现象。
2. 光的反射：光射到物体表面后，返回原介质的现象。
3. 光的干涉：两束或多束光相遇时，产生的明暗相间的条纹现象。
4. 光的衍射：光波通过狭缝或障碍物后，产生弯曲传播的现象。
三、实验仪器与材料1. 光具座2. 平面镜3. 激光器4. 分束器5. 成像系统6. 透镜7. 光栅8. 光电池9. 数字多用表10. 记录纸四、实验步骤1. 光的折射实验（1）将激光器发出的激光束照射到平面镜上，调整平面镜角度，观察激光束的反射方向。
（2）将平面镜倾斜一定角度，观察激光束的折射方向。
（3）测量激光束的入射角和折射角，记录数据。
2. 光的反射实验（1）将激光束照射到平面镜上，观察激光束的反射方向。
（2）调整平面镜角度，观察激光束的反射方向。
（3）测量激光束的入射角和反射角，记录数据。
3. 光的干涉实验（1）将激光束照射到分束器上，使激光束分为两束。
（2）将两束激光分别照射到透镜上，形成干涉条纹。
（3）调整透镜位置，观察干涉条纹的变化。
（4）测量干涉条纹的间距，记录数据。
4. 光的衍射实验（1）将激光束照射到光栅上，观察衍射条纹。
（2）调整光栅角度，观察衍射条纹的变化。
（3）测量衍射条纹的间距，记录数据。
五、实验结果与分析1. 光的折射实验根据实验数据，计算出折射率n，并与理论值进行比较。
2. 光的反射实验根据实验数据，计算出反射率R，并与理论值进行比较。
3. 光的干涉实验根据实验数据，计算出干涉条纹的间距，并与理论值进行比较。
4. 光的衍射实验根据实验数据，计算出衍射条纹的间距，并与理论值进行比较。
光学多道仪实验报告-沈宇能
光学多道仪实验报告摘要：光学多道可看成是多个单色仪同时对光的测量，即同时测量光强在各个波长上的分布，光谱分析是研究物质微观结构的重要方法，它广泛应用于化学分析、医药、生物、地质、冶金和考古等部门。
引言：本文简单的阐述了光学多道仪的结构原理，和实验操作关键词：光学多道仪光谱正文：光学多道分析器简称OMA，是一种采用多道方法快速检测和显示微弱光谱信号的电子光学仪器，根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器;新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光的,它采用圆孔进光.根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪,衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理,存储诸功能于一体.由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率;使用OMA分析光谱,测盆准确迅速,方便,且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出.目前,它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测.4.2光谱仪色散组件的选择和光学参数的确定4.2. 1光谱分析仪色散组件的选择在成像光谱仪设计中,选择色散组件是关键问题,应全面的权衡棱镜和光棚色散组件的优缺点[140-al)直读光谱分析仪是“汉化”了的光谱分析仪，操作更加简便明了。
原子吸收光谱的发展历史第一阶段原子吸收现象的发现与科学解释早在1802年，伍朗斯顿（W.H.Wollaston）在研究太阳连续光谱时，就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。
光学多道实验报告
光学多道与氢、氘同位素光谱武晓忠201211141046（北京师范大学2012级非师范班）指导教师：何琛娟实验时间：2014.9.16摘要本实验通过光学多道分析仪来研究了H、D的光谱，观察并了解了H、D原子谱线的特征。
H和D的光谱非常相似，但是二者的巴尔末系的同一能级的光谱之间仍有波长差，用光电倍增管可以测量出这个差值。
通过实验我们也学习了光学多道分析仪的使用和基本光谱学技术关键词光学多道H、D光谱1、引言光谱是不同强度的电磁辐射按照波长的有序排列，而原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。
由于氘原子和氢原子核外都只有一个电子，只是里德伯常量有一些差异，因此对应的谱线波长稍有差别。
我们可以在实验中通过测出对应的谱线λ和Δλ来得到二者的里德伯常量和电子与质子的质量比。
2、原理2.1 物理原理可知原子能量状态为一系列的分立值，有一系列的能级，并且当高能级的原子跃迁到低能级的时候会发射光子。
设光子能量为ε，频率为ν，高能级为E2，低能级为E1，则有：ε= hν=E2-E1 （1）从而有ν=E2−E1（2）h由于能量状态的分立，发射光子的频率自然也分立，这些光会在分光仪上表现为分立的光谱线，也就是“线状光谱”。
根据巴尔末公式，对氢原子有1λH =R H(1n12- 1n22) （3）R H为氢原子的里德伯常量。
当n1=2, n2=3,4,5,····时，光谱是巴尔末系，在可见光区域。
对氘原子，同样有1λD =R D(1n12- 1n22)（4）R D是氘原子的里德伯常量，当n1=2, n2=3,4,5,····时，光谱是巴尔末系。
则Δλ =λH-λD= (1R H - 1R D) (122- 1n2)，n=2,3,4, (5)若忽略质子和中子的细微差别，我们可以得到H、D的里德伯常量关系为：R H=R∞m pm p+m e , R D=R∞2m p2m p+m e（6）又知R∞=109737.31cm−1，它是原子核质量为无穷大时候的里德伯常量则1 R H =2（m p+m e2m p+m e）1R D（7）1 R H - 1R D=m e2m p+m e1R DΔλ=m e2m p+m e [1R D∗1/(122- 1n2)]=m e2m p+m eλD（8）由于m e≪m p，则ΔλλD ≈m e2m p（9）因此只要在实验中测出对应谱线λ和Δλ即可得电子和质子质量比。
光学多通道分析报告器实验报告材料
光学多通道分析器的应用【摘要】光学多通道是一个能够同时对多个检测通道完成光电转换，实现光谱并行检测的探测器。
光学多通道利用现代的光电技术——CCD来实现对光谱的接收、测量和处理。
本实验通过光学多通道分析器测量了未知光谱（黄光，红光，蓝光等）的波长范围。
【关键词】光学多通道，CCD，光谱【正文】一、实验目的1、了解光学多通道分析器的结构原理；2、学习光学仪器的校正方法；3、掌握用光学多通道分析器测量未知光谱的方法。
二、实验仪器WGD—6型光学多通道分析器，由光栅单色仪，CCD接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元及计算机组成。
该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体，是当代光学测量仪器的典型代表。
光学系统采用C—T型，如图2-1所示入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围o—2mm连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝s1、s1位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成像在S2上。
M2、M3 焦距302．5mm光栅G 每毫米刻线600条闪耀波长550nm 二块滤光片工作区间 白片350—600nm ，红片600—900nm 仪器的整体结构如图3-2所示三、基本知识 1、光谱光谱是将复色光(白光)经过色散系统分光后的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。
光谱中人眼可见波长范围内的电磁辐射称作可见光。
发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱。
2、色散复色光(白光）分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。
色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。
3、平面衍射光栅一种由密集﹑等间距平行刻线构成的光学器件。
分透射和反射两大类。
它利用多缝衍射和干涉作用﹐将射到光栅上的光束按波长的不同进行色散﹐再经成像镜聚焦而形成光谱。
光谱仪常用的是反射光栅﹐而且是反射闪耀光栅。
4、光栅方程3,2,1,0)sin (sin ±±±==±j j d λϕθd是光栅常数，λ是入射光波长，j是衍射级次，φ是入射角；θ是衍射角，当入射线与衍射线在法线同侧时取“＋”；异侧时取“－”。
光学系列实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光学实验的基本原理和实验方法；2. 掌握光学仪器的基本操作和调整技巧；3. 通过实验验证光学理论，加深对光学知识的理解；4. 培养团队合作精神和实验技能。
二、实验内容及步骤1. 实验一：光的反射和折射（1）实验目的：验证光的反射和折射定律，了解光在介质中的传播规律。
（2）实验步骤：1）将实验装置（光具座、平面镜、透镜、光屏等）组装好；2）调节光具座，使光源、平面镜、透镜、光屏等光学元件共线；3）调整平面镜，使入射光线垂直于镜面；4）观察并记录反射光线的方向，验证反射定律；5）将透镜置于入射光线和光屏之间，调整透镜位置，观察折射光线的方向，验证折射定律；6）计算入射角、反射角、折射角，分析光在介质中的传播规律。
（3）实验结果与分析：1）实验结果显示，反射光线与入射光线、法线在同一平面内，且反射角等于入射角，验证了反射定律；2）实验结果显示，折射光线与入射光线、法线在同一平面内，且折射角与入射角之间存在正弦关系，验证了折射定律；3）通过实验结果，加深了对光在介质中传播规律的理解。
2. 实验二：薄膜干涉（1）实验目的：观察薄膜干涉现象，了解干涉原理和薄膜厚度与干涉条纹的关系。
（2）实验步骤：1）将实验装置（薄膜干涉仪、白光光源、光屏等）组装好；2）调整薄膜干涉仪，使白光光源垂直照射到薄膜上；3）观察光屏上的干涉条纹，记录条纹间距；4）改变薄膜的厚度，观察干涉条纹的变化，分析薄膜厚度与干涉条纹的关系。
（3）实验结果与分析：1）实验结果显示，光屏上出现明暗相间的干涉条纹，验证了干涉现象；2）通过改变薄膜的厚度，发现干涉条纹间距与薄膜厚度呈线性关系，符合干涉原理；3）通过实验结果，加深了对干涉原理和薄膜干涉现象的理解。
3. 实验三：衍射和光的衍射极限（1）实验目的：观察光的衍射现象，了解衍射原理和衍射极限。
（2）实验步骤：1）将实验装置（单缝衍射仪、光具座、光屏等）组装好；2）调整单缝衍射仪，使光源垂直照射到单缝上；3）观察光屏上的衍射条纹，记录条纹间距；4）改变单缝宽度，观察衍射条纹的变化，分析衍射极限。
光学多道与氢、氘同位素光谱.
近代物理实验报告[光学多道与氢、氘同位素光谱]学号：[201311141925]学生姓名：[张静]指导教师：[王海燕]实验时间：[2015年9月25日]摘要：本实验利用光学多道分析仪，以氦（He ）、氖（Ne ）为标准谱进行定标测量了氢光谱，并在此基础上用光电倍增管对氢、氘谱线进行分析，测出氢、氘在巴耳末线系的谱线波长，求出了氢、氘的里德伯常量分别为R H =109657.218cm -1，R D =109625.62cm -1，根据实验数据，画出了氢的巴耳末系跃迁能级图，最后通过计算得出电子与质子质量之比为m e /m p =0.000549,与理论值0.000545的相对误差为0.734%。
关键词：光学多道仪、CCD 光电探测器、光电倍增管、光栅多色仪、氢氘光谱一、引言光谱学是一门主要涉及物理学及化学的重要交叉学科，通过光谱来研究电磁波与物质之间的相互作用。
光谱是一类借助光栅、棱镜、傅里叶变换等分光手段将一束电磁辐射的某项性质解析成此辐射的各个组成波长对此性质的贡献的图表。
从19世纪中叶起实验光谱学一直是光谱学研究的重要课题之一。
氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家A.J.埃斯特朗探测出来的（光波波长的单位即以他的姓氏命名，1埃等于10-8厘米）。
此后的20年中，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。
1885年，从事天文测量的瑞士科学家J.J.巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子谱线的位置。
此后便把这一组线称为巴耳末系。
1889年，瑞典光谱学家J.R.里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们都能满足巴尔末公式。
其中R 的值对于所有元素的线系都几乎相同，称为里德伯常数。
1892年，尤雷（H.C.Urey ）等发现氢(H)同位素——氘(D)的光谱。
氢氘原子核外都只有一个电子，光谱极为相似，但由于原子核质量不同，故其对应谱线波长稍有差别，即存在“同位素位移”。
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近代物理实验报告
实验题目
光学多道分析仪实验
实验目的
1、了解光学多道分析仪（OMA ）的组成及工作原理
2、学习使用OMA的方法。
3、了解计算机在光学数据采集、分析处理中的应用。
实验原理
CCD的工作过程是：当CCD受到光照后，各个CCD单元内储存的电荷量与它的曝光量成正比，若给它施加特定时序的脉冲，其内部单元储存的信号电荷便能在CCD内作定向传输，实现自扫描，进而将由光照感生的电荷依次传送出去。
CCD主要有线阵和面阵两种类型：面阵CCD已被广泛应用到科研、生产、医学和日常生活中，如摄像机和数字照相机等等，光谱仪器则主要采用一维线阵CCD。
由于CCD的结构特点，利用它作为光谱分析仪的探测元件，可以同时采集一定波长范围内光谱中各个波长点的数据；若同时将其输出的电脉冲信号经数-模（A/D ）变换后串行输入计算机，可由计算机对光谱信息进行采集，分析和处理，并在计算机的显示屏上近乎实时地显示出光谱的强度分布图，进而实现光谱的快速分析。
应用这类系统对较弱信号进行光谱分析时，也只需几分钟的曝光时间即可完成。
实验设备
多色仪、CCD探测器及相关电路、数据采集卡和相关专用微机、汞灯、日光
灯、氖灯、打印机
实验内容
1测量CCD-OMA的波长分辨率；
2、波长标定（用汞灯的谱线546.1 nm 578.0nm）;
3、测介质膜的透过率曲线；
4、确定CCD的波长响应范围。
实验步骤
1、测量CCD-OMA的波长分辨率：用汞灯（577nm和578nm）。
进行分辨率测试，分辨率定义为：R-八为两谱线对应CCD道数的差值。
（打印出谱线图）步骤：
（1）、在win98界面中，点击CCD测量软件图标。
按F1 （collect and disp.Spectrum）,再按F3（real time）进入连续采集并实时显示。
（2）、打开汞灯，调节狭缝大小，汞灯到狭缝的距离，旋转棱镜，聚焦。
（3）、调出汞灯光谱后，找到（577nm和578nm）双峰位置，调节最佳效
果。
然后按ESC退回上一级，按F1 （single-time）进入单次采集，按下“ W” 后，左右移动指针找到两谱线对应的道数，并按P在谱图中标记出道数。
代入公式算出分辨率。
（4）、谱线打印。
2、波长标定（用汞灯的谱线546.1 nm和578.0nm）:
步骤：
（1）、进入软件界面。
在连续采集模式下，把图像调至最佳，把546.1 nm 对应的谱线调至最左端（有利于下面实验进行）。
（2）、单次采集模式下，按下“ W”后左右移动指针并记下两谱线对应的道数。
（3）、退出至主菜单，选择F6（wavelength correction prog.）并按下P，输入相应的波长（5461,5780）和道数，即可完成波长标定。
（标定波长后不能再旋转棱镜，否贝S需要重新标定！）
3、测介质膜的透过率曲线：
换普通台灯源，调出谱线至最佳。
把介质膜放到狭缝前。
退至单色采集模式, 标出5个特定波长，打印透过率曲线。
4、采集氖光灯光谱：标出10条谱线并
数据计算及处理
1、汞灯分辨率计算
sample name:
£press any keij f o qui t >
AZ 一
因为：只=扃，如图所示，也九=2nm, An=20，
所以：R=2/20=0.1 nm
2、氖灯谱线
如图所示即为采集的氖灯谱线。
□500 1D00 1500 (CH>
C press any Ik eij to quit >
误差分析：
1仪器噪声过大。
2、实验仪器本身带来的系统误差。
3. 仪器噪声过大。
标定后，棱镜再次被触碰或震荡引起角度变化,
而之后的测量又未再次标定，引起误差。