单色仪的调整和使用
型光栅单色仪安全操作及保养规程
型光栅单色仪安全操作及保养规程一、前言型光栅单色仪作为一种常用的精密光学仪器，在分析研究中起着关键作用。
为了确保其长期稳定的工作和安全使用，需要遵守以下的操作规程和保养维护规程。
二、操作规程1. 使用前准备工作在使用型光栅单色仪之前，需要进行以下准备工作：1.系统电源检查：检查仪器电源是否正常稳定；2.系统检测：各电器元件、光路管路是否安装牢固，各导光缆、水晶片是否干净；3.操作环境检查：确保操作环境整洁、无异常杂物及辐射光源；4.人员准备：操作人员应该熟悉仪器的使用方法、工作原理和安全注意事项，并应穿戴合适的个人防护用具。
2. 操作流程1.打开系统电源开关，让型光栅单色仪系统进入工作状态；2.打开软件系统，确保系统正常运行；3.在菜单栏选择对应功能，在采集界面设置参数和样品信息；4.调整样品摆放位置，在样品台上放置待检测的样品；5.采集数据：在仪器确定好初始位置后，开始采集数据，记录数据；6.关闭型光栅单色仪系统电源开关。
3. 安全注意事项1.严禁在操作过程中触碰光路管路或者在光路前同时使用不同人员；2.禁止在低温环境下长时间操作，应适当升温后再进行操作；3.周期性检查并清理尘垢、雾气和污染物；4.建议在操作前先进行简单的维护保养。
三、保养规程1. 保养周期类型光栅单色仪的光路管路和器件表面都非常精细，因此保养周期与使用频率有关，建议经常进行检查和清理。
在正常情况下，应该每年至少做一次维护。
2. 保养内容1.检查光路管路是否清洁无尘；2.若有细小灰尘和杂物，可使用温和的洗涤液和纯水慢慢清洗，严禁撕拉或用硬物擦拭；3.所有光学器件表面应用专业仪器进行保养；4.定期检查器件及时更换有问题的部件。
四、总结型光栅单色仪在精密分析应用中发挥着十分重要的作用。
本文介绍了型光栅单色仪的安全操作规程和保养维护规程，以确保其长期的稳定工作和减少故障和事故的可能性。
所有操作人员依照本文规程操作，可有效提高型光栅单色仪使用的安全性，实现更高质量、更高效率的工作。
单色仪调整与使用 单色仪调整与使用
实验内容： 1. 图 7 为单色仪的主机的外观结构图，首先熟悉仪器的使用，学会利用测光仪和计算机测 量光谱的方法。
4
2. 3.
利用主机上的波长显示器和测光仪上的数字显示测量滤波片的透过率。 测量钠灯或汞灯的光谱，并根据钠或汞的分立光谱线的测量计算出单色仪的实际分辨本 领。
4.
在测量的时候要注意照明光路的调整、入射狭缝宽度和出射狭缝宽度问题。
信号转换 关 开
钨灯
高压开关
高压
测光仪正面
测光仪背面
2. 检查单色仪的入射狭缝宽度是否合适。出射狭缝由实验室事先调好不需检查。 3. 利用钨灯和主机上波长显示器和测光仪上的数字显示测量通过滤光片的透过率。 4．测量汞灯的 576.96nm 与 579.96nm 两条光谱线，并根据这两条分立光谱线计算出单色仪的实际 分辨本领 R。
d
Nd c o s
D
d m d d c o s
R
mN d
式中 N 为光栅的总线数，在本实验中 N 为 64 1200=76800，m 为所用的光的衍射级次，本实验中 m=1。实验中由于光学系统的象差和调整误差，杂散光和噪声的影响，加上光源的谱线由于各种效 应而发生增宽，所以实际的谱线半角宽度远远大于理论值，因此光谱仪的实际分辨本领远远小于 76800。
a
2 1 (2 1 ) / 2 R
b a
b
方法：利用计算机上的“单色仪”应用程序，先设定好当前位置和积分时间，然后利用分段扫描 F3 测出 a 和 b，估计出1 和2 的值。再利用归峰扫描 F5 测出精确的1 和2 的值。
6
单色仪实验预习要求
图 7
单色仪外观图 （9）扫描启停开关 （10）电源指示灯 （11）
单色仪的调节与定标
一．实验题目：单色仪的调节与定标二．实验目的：1.掌握棱镜单色仪的构造原理和使用方法2．掌握调节光路准直的基本方法和技巧3.以汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区域进行定标三．实验仪器：反射式棱镜单色仪，低压汞灯（带镇流器），读数照明反射镜，读数照明小电珠（带变压器），聚光透镜（带底座），读数显微镜（带支架），长曲线绘图设备四．实验原理：单色仪是一种分光仪器，它通过色散元件的分光作用，能输出一系列独立的、光谱区间足够狭窄的单色光，且所输出的单色光的波长可根据需要调节．主要有三部分组成：由入射缝S1和凹面镜M1组成入射准直系统，以产生平行光束；由玻璃棱镜 P组成色散系统，在它的旁边还附一块平面反射镜M，由凹面镜M2和出射缝S2组成出射聚光系统，将棱镜分出的单色平行光汇聚在出射缝上。
随着棱镜台绕O轴转动，以最小偏向角通过棱镜的光束的波长也跟着改变，当最小偏向角由小变大时，从S2输出的单色光的波长将依次由长变短．单色仪能输出不同波长的单色光，是依赖于棱镜台的转动才得以实现的．棱镜台的位置是由鼓轮刻度标志的，而鼓轮刻度的每一数值都是和一定波长的单色光输出相对应．因此，必须制作单色仪的鼓轮读数和对应光波波长的关系曲线——定标曲线（又称色散曲线），一旦鼓轮读数确定，便可从定标曲线上查知输出单色光的中心波长．单色仪定标曲线的定标是借助于波长已知线光谱光源来进行的．本实验用汞灯来做为已知线光谱的光源，在可见光区域（400 nm 760nm）进行定标．五．实验步骤：1. 汞灯光源与入射狭缝S1之间放一会聚透镜L1．调节光源与透镜的位置、高低和左右，使光源成像在S1上．2. 出射狭缝S2处直接用眼观察出射光，并转动鼓轮，可看到红、黄、蓝、紫色光依次通过．调节光源的高低、左右，使出射光位于S2的中央．3. 置显微镜于出射狭缝S2处，调节显微镜的高低、左右和前后位置，对出射狭缝S2聚焦，先清楚地看到出射狭缝S2，然后转动鼓轮再细调到出现细锐的光谱线，调显微镜中十字叉丝的竖丝位于S2缝中心．4.在正式测定校准曲线前，应先定性地观察全过程，以便认准谱线，即转动鼓轮，从红光到紫光再从紫光到红光，观察汞灯所有的谱线，认准谱线，然后再定量测量．5.测定校准曲线，以显微镜的竖丝为标准，缓慢转动鼓轮，使汞灯的各条谱线依次通过，记下鼓轮的读数R与其对应的波长λ．在坐标纸上作出单色仪的R－λ曲线．检验方法：1.光路调整∙用水平仪调整单色仪水平。
单色仪说明
钠原子的光谱
• 光谱公式（里德堡常数R） • 主线系
589.0nm/589.6nm • 锐线系
616.0nm/615.4nm
• 漫线系 568.3nm/568.86nm 497.78nm/498.2nm
RR ( s) ( p)
R
R
( p) ( s)
R
R
(n ,)
( p) (n d)
s . p . d .
a为光栅透光部分的宽度，N为光栅的总周期数
d为光栅的周期，为衍射角
单色光的光栅光强分布的曲线
透光缝宽:a=0.01mm 光栅周期:d=0.02mm 光栅的总条数:N=4
透光缝宽:a=0.01mm 光栅周期:d=0.03mm 光栅的总条数:N=100
光栅方程式
描述各个干涉因子主极大的位置
d为光栅周期，为入射角，为衍射角，m为衍 射级次，为光的波长。
单色仪的调整和使用
单色仪的用途 光谱学发展史 单色仪的结构和原理 闪耀光栅的工作原理 单色仪的入射和出射狭缝 钠原子的量子亏损和里德堡常数
单色仪的用途
• 从复色光源中提取单色光 • 测量复色光源的光谱：
研究目的—物质的辐射特性，光与物质的相 互作用，物质的结构（原子分子能级结构）， 遥远星体的温度、质量、运动速度和方向。
b 光栅的闪耀角
角度的符号规定（顺 时针为正）
入射角与闪耀波长的关系
b nm, ,b .
几何光学的方向能量最大： b (b ) b
m=1
一级闪耀波长为
b
d(sin
sin( b
)
d=1/1200mm
5o， 10 o, 30o
b 587， 600.5， 606.3 (nm)
单色仪的调整和使用课件
总结词
通过测量和分析光谱 ，了解物质的光学特 性和吸收、发射光谱 的规律。
准备实验器材
单色仪、光源、光谱 检测器、数据采集和 处理系统等。
调整单色仪
根据实验需求，调整 单色仪的狭缝宽度、 波长范围等参数。
测量光谱
使用光源照射待测物 质，通过光谱检测器 测量光谱数据。
分析光谱
对测量得到的光谱数 据进行处理和分析， 了解物质的光学特性 和光谱规律。
按照仪器说明书的要求，正确 连接电源，打开仪器开关。
观察和记录数据
将单色光投射到样品上，观察 并记录实验结果。
清洁仪器
使用适当的清洁剂和布料，对 仪器表面进行清洁，保持仪器 整洁。
常见问题与解决方案
波长不准确
可能是由于波长调节旋钮松动或 损坏，需要重新校准或更换部件
。
输出光斑不均匀
可能是由于反射镜或聚焦镜表面污 染，需要清洁相关镜面。
01
在开始调整单色仪之前，需要了解其基本原理和结构，包括光
学系统和机械结构，以确保调整的正确性和有效性。
检查单色仪的状态
02
在调整之前，应检查单色仪是否处于正常工作状态，包括检查
是否有损坏或磨损的部件，以及是否需要清洁光学表面。
准备必要的工具和材料
03
根据单色仪的调整需求，准备必要的工具和材料，如螺丝刀、
扳手、清洁剂等。
光学系统的调整
调整光学镜片的焦距
校准光学系统
通过微调光学镜片的相对位置，使光 线正确聚焦在输出平面上，确保单色 仪输出的光束质量。
通过校准光学系统，确保单色仪在各 个波长范围内都能输出稳定、准确的 光束，以满足使用要求。
调整光学镜片的倾斜度
为了消除光学畸变，需要调整光学镜 片的倾斜度，以确保输出的光束平行 且具有正确的光束形状。
光栅单色仪安全操作及保养规程
光栅单色仪安全操作及保养规程光栅单色仪（Grating Monochromator）是一种用于测量光谱的仪器。
广泛应用于各种实验室和工业生产领域。
在使用过程中，正确的操作流程和维护保养是至关重要的。
本文将介绍光栅单色仪的安全操作和保养规程，以确保精度和可靠性。
安全操作规程1. 穿戴安全装备在使用光栅单色仪之前，应穿戴适当的安全装备，例如实验室服、防护眼镜和手套等。
确保完全保护头、眼睛和手等容易受到危害的部位。
特别注意，在任何时候，不要使用手指触摸接触任何形式的光源，以免受到光线的伤害。
2. 正确放置光栅单色仪在使用光栅单色仪之前，需要将设备放置在放置平稳的表面上。
仔细检查设备的脚垫是否完好，确保稳固。
特别注意，在使用过程中，不要将光栅单色仪放置在热源和电磁源附近，以免影响测量精度。
3. 避免超负荷操作在使用光栅单色仪时，需要避免出现过量的试样和光源。
必须确保在设备允许的负荷范围内操作，以避免发生意外和损坏设备。
特别是在加入试样时，要按照仪器说明书中的操作步骤进行。
4. 正确操作参数设置在使用光栅单色仪时，需要设置正确的操作参数，例如光源强度、次数、波长范围和步进等。
必须请参考仪器操作指南设置正确的参数，确保性能、准确性和可重现性。
特别注意：不要瞬间调整参数设置，以免影响仪器和被测试物质的性能。
5. 风险评估在进行任何实验时，应评估具体操作所涉及的风险。
对于可能涉及的生命和健康危险，必须采取适当的预防措施。
特别注意：在进行有毒和放射性物质的检测时，一定要采取特殊的保护措施，以确保实验安全。
保养规程1. 清洁光栅单色仪在使用光栅单色仪之前，请仔细检查设备的外观及内部是否干净无尘。
检查仪器表面有没有损伤，以及是否有油污等污渍。
定期将设备内部和外部进行清洁，以确保高质量、可靠的测试数据。
特别注意：不要在正在运行的设备上擦拭或清洁，必须在设备停用后进行清洁。
2. 定期维护光栅单色仪在使用光栅单色仪过程中，需要定期检查设备的性能和功能，确保设备保持一致的性能和精度。
单色仪的调整和使用
光栅单色仪的调整和使用PB07210200 刘炜清 第86组04号实验原理：一.光栅单色仪的结构和原理如下图所示，光栅单色仪由三部分组成：1、 光源和照明系统，2、分光系统，3、接受系统。
单色仪的光源有：火焰、 电 火花、激光、高低压气体灯（钠灯、汞灯等）、星体、太阳等。
如下图所示，当入射光与光栅面的法线N 的方向的夹角为φ（见图）时，光栅的闪耀角为θ。
取一级衍射项 时，对于入射角为φ，而衍射角为θ时，光栅方程式为：d(sin φ＋sin θ)= λ因此当φ、θ一定时，波长λ与d 成正比。
几何光学的方向为闪耀方向，则可以算出不同入射角时的闪耀波 长，由于几何光学方向为入射角等于反射角的方向，即)(b b θθθφ---=-，所以有φθθ-=b 2，光栅方程式改为：λφθφ=-+))2sin((sin b d 单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm 光栅的面积64⨯64mm2 光栅的刻划密度为1200线/mm 二、狭缝宽度缝宽过大时实际分辨率下降，缝宽过小时出射狭缝上得到光强太小。
最佳狭缝宽度为：Dfa n λ=86.0。
其中f 为抛物镜的焦距，D 是由光栅和抛物镜的口径限制的光束的直径，实验中f ＝500mm ，D=64mm 。
根据光学的理论知识可知，光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率和光谱分辨本领。
根据光学的 理论知识可以知道，光栅的特性主要有：谱线的半角宽度、角色散率和光谱分辨本领。
理论上它们分别为：式中N 为光栅的总线数，在本实验中N 为64⨯1200=76800，m 为所用的光的衍射级次，本实验中m=1。
实验中由于光学系统的象差和调整误差，杂散光和噪声的影响，加上光源的谱线由于各种效应而发生增宽， 所以实际的谱线半角宽度远远大于理论值，因此光谱仪的实际分辨本领远远小于76800。
实验内容及数据分析：1.测钨灯的光强分布曲线θλθcos Nd d = θλθθcos d m d d D == mN d R ==λλ（I为不加滤光片时的光强，I’为加滤光片时的光强）用软件分别对有无滤光片时的情况作图，得：图一：钨灯、无滤光片图二：钨灯、有滤光片2.测LED灯的光强分布曲线λ(nm) I（cd）λ(nm)I（cd）λ(nm) I（cd）λ(nm)I（cd）405 15 445 292 485 326 525 25 410 15 450 485 490 241 530 21 415 16 455 683 495 150 535 19 420 21 460 851 500 101 540 17 425 28 465 907 505 75 545 17（I为不加滤光片时的光强）用软件分别对有无滤光片时的情况作图，得：图三：LED 灯、无滤光片3.汞的波峰和分辨率的测量 由计算机软件控制测量，得：波峰 位置（nm ） 分辨律（nm ）2579.30240.1925由λλd R =得分辨本领为：=1R 2659.72， =2R 2669.72误差分析：实验所得分辨本领与理论值相差甚远，原因主要有如下几点： 1．实验室有其它微弱自然光干扰。
单色仪定标实验报告
单色仪定标实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对单色仪的定标实验，掌握单色仪的原理和使用方法，以及了解单色仪的定标原理和步骤。
二、实验仪器和设备。
1. 单色仪。
2. 光源。
3. 样品。
三、实验原理。
单色仪是一种用于测量物质吸收、发射或透射光谱的仪器。
它通过将光分解成各个波长的组成部分，从而可以得到样品对不同波长光的吸收、发射或透射情况。
在定标实验中，我们需要确定单色仪的分辨率和灵敏度，以确保后续实验的准确性和可靠性。
四、实验步骤。
1. 准备工作，将单色仪和光源连接好，调节单色仪的波长范围和光强度。
2. 定标前的准备，将样品放入单色仪中，调节单色仪使其只通过一种波长的光。
3. 定标实验，记录样品对该波长光的吸收、发射或透射情况，然后逐步改变波长，记录各个波长下的光谱数据。
4. 数据处理，根据实验数据绘制光谱图，并分析样品在不同波长下的特性。
五、实验结果与分析。
通过实验，我们得到了样品在不同波长下的光谱数据，根据这些数据我们可以分析出样品对不同波长光的吸收、发射或透射情况，从而了解其特性和结构。
同时，我们也可以根据实验数据对单色仪的性能进行评估，确保其在后续实验中的准确性和可靠性。
六、实验总结。
通过本次实验，我们掌握了单色仪的定标原理和步骤，了解了单色仪在光谱测量中的应用，提高了实验操作能力和数据处理能力。
同时，也加深了对光谱仪器的理解，为今后的实验工作打下了坚实的基础。
七、实验感想。
本次实验让我深刻体会到实验操作的重要性，只有严格按照操作规程进行实验，才能得到准确可靠的数据。
同时，也要注重数据处理和结果分析，才能得出科学的结论。
希望今后能够继续努力，提高实验能力，为科学研究做出更大的贡献。
八、参考文献。
1. 《光谱学原理与仪器》。
2. 《实验室光谱分析技术手册》。
以上为本次单色仪定标实验的实验报告，谢谢阅读。
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单色仪的调整和使用
⏹实验简介
单色仪的构思萌芽可以追述到1666年，牛顿在研究三棱镜时发现将太阳光通过三棱镜太阳光分解为七色光。
1814年夫琅和费设计了包括狭缝、棱镜和视窗的光学系统并发现了太阳光谱中的吸收谱线（夫琅和费谱线）。
1860年克希霍夫和本生为研究金属光谱设计成较完善的现代光谱仪—光谱学诞生。
由于棱镜光谱是非线性的，人们开始研究光栅光谱仪。
光栅单色仪是用光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它可以从发出复合光的光源（即不同波长的混合光的光源）中得到单色光，通过光栅一定的偏转的角度得到某个波长的光，并可以测定它的数值和强度。
因此可以进行复合光源的光谱分析。
⏹实验原理
图1 光栅单色仪的结构和原理
仪器原理如图1 ，光源或照明系统发出的光束均匀地照亮在入射狭缝S1上，S1位于离轴抛物镜的焦平面上，光通过M1变成平行光照射到光栅上，再经过光栅衍射返回到M1，经过M2会聚到出射狭缝S2，由于光栅的分光作用，从S2出射的光为单色光。
当光栅转动时，从S2出射的光由短波到长波依次出现。
本仪器光学系统为李特洛式光学系统，这种系统结构简单、尺寸小、象差小、分辨率高。
更换光栅方便。
光栅单色仪的核心部件是闪耀光栅，闪耀光栅是以磨光的金属板或镀上金属膜的玻璃板为坯子，用劈形钻石尖刀在其上面刻画出一系列锯齿状的槽面形成的光栅（注1：由于光栅的机械加工要求很高，所以一般使用的光栅是由该光栅复制的光栅），它可以将单缝衍射因子的中央主极大移至多缝干涉因子的较高级位置上去。
因为多缝干涉因子的高级项（零级无色散）是有色散的，而单缝衍射因子的中央主极大集中了光的大部分能量，这样做可以大大提高光栅的衍射效率，从而提高了测量的信噪比
图2
当入射光与光栅面的法线N 的方向的夹角为ϕ（见图2）时，光栅的闪耀角为θ b，取一级衍射项时，对于入射角为ϕ，而衍射角为θ时，光栅方程式为：
d(sinϕ＋sinθ)= λ
因此当光栅位于某一个角度时（ϕ、θ一定），波长λ与d成正比。
本次实验所用光栅（2号光栅，每毫米1200条刻痕，一级光谱范围为380nm—1000nm, 刻划尺寸为64⨯64mm2）。
当光栅面与入射平行光垂直时，闪耀波长为570nm。
由此可以求出此光栅的闪耀角为21.58︒。
当光栅在步进电机的带动下旋转时可以让不同波长以现对最强的光强进入出射狭缝，从而测出该光波的波长和强度值。
（注意计算时角度的符号规定和几何光学方向为闪耀波长的方向）
⏹实验内容
首先了解光栅单色仪的原理、结构和使用方法。
然后测量低压钠灯的光谱，钠原子光谱一般可观察到四个线系：主线系、第一辅线系（又称漫线系）、第二辅线系（又称锐线系）和柏格曼线系（又称基线系）。
由同一谱线的波数差即可得到钠的里德伯常数。
(该单色仪可测得谱线的精细结构，对精细结构处理后即可得到谱线波数)。
在仪器调整较好的情况下我们可测得主线系的589.0nm和589.6nm，锐线系的616.0nm和615.4nm以及漫线系的两对谱线568.3nm和568.86nm，497.78nm 和498.2nm。
由原子物理的知识可以计算求出钠的里德伯常数
⏹实验难点和重点：
光源的位置和光路调整。
狭缝的宽度确定和调整。
⏹思考题
1．如何求出入射狭缝的最佳宽度？
2．单色仪的理论分辨本领如何计算？怎样测量单色仪的实际分辨本领？
3．比较单色仪的理论分辨本领和实际分辨本领，说明两者差别大的原因。