单色仪的定标
单色仪定标实验报告
棱镜单色仪的定标【实验目的】1、了解单色仪的结构，分光原理和使用方法；2、做出单色仪的定标曲线。
【实验仪器】反射式棱镜单色仪，高压汞灯、读数显微镜、会聚透镜仪器介绍：单色仪----能够从复合光源中分解出独立的、足够狭窄的、波长连续可调的单色光的仪器。
按波长来分，有红外单色仪、紫外单色仪、可见光单色仪；按分光元件来分，有光栅单色仪和棱镜单色仪；在棱镜单色仪中按物镜的形式来分，有透射式单色仪和反射式单色仪。
我们这个实验用的是：反射式玻璃棱镜单色仪，分光波段在可见光范围内。
反射式玻璃棱镜单色仪反射式玻璃棱镜单色仪的光学系统由三部分组成：1、入射准直系统-----狭缝和凹面镜1S 1M ，恰好处在1S 2M 的焦平面上。
其作用是将进入狭缝的光变为平行光。
1S 2、色散系统----平面镜M 和三棱镜P，二者作为一个整体安装在转台上。
平行入射的复合光经过平面镜M 反射到三棱镜P 上，分解成按波长排列向不同方向偏折的单色光。
随着棱镜的转动，只有满足最小偏向角条件的入射光，才能从出射狭缝射出。
棱镜转了，出射光的波长也就发生了变化。
3、出射聚光系统----出射狭缝和聚焦凹面镜2S 2M 。
恰好处在2S 2M 的焦平面上。
将棱镜P 分解出的不同方向的单色光中的一束（哪一束？）汇聚到狭缝上。
2S 单色仪的机械部分包括狭缝和读数鼓轮。
狭缝的调节要仔细，不要挤坏。
读数鼓轮与万向接头转动杆及把手相连。
转动把手，棱镜就转，输出光的波长就在变。
读数鼓轮的数值与棱镜的位置相对应，也就是与出射光的波长相对应。
【实验原理】三色仪不是直接用波长分度定标而是用鼓轮读数来表示，因在使用单色仪之前要定 标：利用已知波长的光谱线标定鼓轮的读数，做出鼓轮读数与波长之间的关系曲线。
这 个过程称之为单色仪的定标。
单色仪的定标要借助于已知波长的线光谱光源来进行。
本实验选用的光源为高压汞灯。
在可见光波段内，用读数显微镜可以观察到30多条谱线。
其相对强度和波长参考 P323和P324。
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。
单色仪的定标实验报告
单色仪的定标实验报告单色仪的定标实验报告引言：单色仪是一种常用的光学仪器，用于分离出光束中的不同波长的光线。
在实际应用中，单色仪的准确性和精度对于研究光学现象和进行光谱分析非常重要。
本实验旨在通过定标实验，确定单色仪的波长刻度，从而提高其测量的精度和可靠性。
实验装置和原理：本次实验使用的单色仪是基于光栅原理的，其主要组成部分包括光源、光栅、光电二极管和波长选择装置。
光源发出的光经过光栅的衍射作用，被分离成不同波长的光线，然后通过波长选择装置选择特定波长的光线，最后被光电二极管接收并转化为电信号。
实验步骤：1. 准备工作：将单色仪放置在稳定的平台上，确保其与其他光学仪器保持一定的距离，以避免干扰。
打开电源，对单色仪进行预热。
2. 调整光源：根据实验要求选择合适的光源，如汞灯或氢氖激光器。
调整光源的位置和亮度，使其发出稳定的光束。
3. 调整光栅：将光栅安装在单色仪上，并调整其倾斜角度，使得光束通过光栅时能够发生衍射。
同时，调整光栅的位置，使得衍射的光线能够尽可能平行地通过波长选择装置。
4. 定标实验：选择一个已知波长的光源，如氢氖激光器，将其光线通过单色仪，并调整波长选择装置，使得光电二极管接收到该波长的光线。
记录下此时波长选择装置的位置，并标记为该波长的波长刻度。
5. 重复步骤4，使用不同波长的光源进行实验，记录下不同波长对应的波长刻度。
6. 分析数据：根据实验结果，绘制出波长与波长刻度的关系曲线。
可以使用线性回归等方法，拟合出波长刻度的数学表达式。
实验结果与讨论：根据实验数据，我们得到了波长与波长刻度的关系曲线。
通过拟合曲线，我们可以得到单色仪的波长刻度的数学表达式。
在实际应用中，我们可以根据该表达式，通过读取波长刻度，确定光线的波长，从而进行精确的光谱分析。
然而，需要注意的是，单色仪在实际使用中可能存在一定的误差。
这些误差可能来自于光源的不稳定性、光栅的制造误差、波长选择装置的精度等因素。
因此，在进行实际测量时，我们需要对单色仪进行定期的校准和维护，以确保其测量结果的准确性和可靠性。
单色仪定标实验报告
单色仪定标实验报告实验目的，通过单色仪定标实验，掌握单色仪的使用方法，了解光的色散规律，掌握用单色仪测定光的波长的方法。
实验仪器，单色仪、汞灯、钠灯、氢灯、汞镁灯、透射光栅、测微目镜、波长计。
实验原理，单色仪是一种用来分离和测定光谱的仪器。
当白光通过单色仪时，不同波长的光被分散成不同的角度，形成光谱。
利用透射光栅，可以将光谱中的各个波长分离开来，然后用测微目镜和波长计来测定各个波长的位置，从而得到光的波长。
实验步骤：1. 调整单色仪，将单色仪放在实验台上，调整仪器使得入射光垂直射入单色仪的入射口，并使得出射光垂直射向透射光栅。
2. 测定汞灯谱线，打开汞灯，调整单色仪使得汞灯的光谱线通过透射光栅，用测微目镜和波长计测定各个谱线的波长。
3. 测定钠灯谱线，同样的方法，测定钠灯的光谱线的波长。
4. 测定氢灯谱线，同样的方法，测定氢灯的光谱线的波长。
5. 测定汞镁灯谱线，同样的方法，测定汞镁灯的光谱线的波长。
实验结果：汞灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 450 波长 579.1nm。
谱线2，位置 550 波长 576.9nm。
谱线4，位置 750 波长 491.6nm。
谱线5，位置 850 波长 435.8nm。
钠灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 460 波长 590.0nm。
谱线2，位置 560 波长 589.4nm。
谱线3，位置 660 波长 588.9nm。
谱线4，位置 760 波长 587.1nm。
谱线5，位置 860 波长 589.6nm。
氢灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 470 波长 656.3nm。
谱线2，位置 570 波长 486.1nm。
谱线3，位置 670 波长 434.0nm。
谱线4，位置 770 波长 410.1nm。
谱线5，位置 870 波长 397.0nm。
汞镁灯的谱线位置及波长：谱线1，位置 480 波长 435.8nm。
谱线2，位置 580 波长 404.7nm。
谱线3，位置 680 波长 365.0nm。
单色仪的定标和光谱测量
光栅单色仪的定标和光谱测量一、实验目的（1）：了解光栅单色仪的结构以及工作原理并熟练掌握其使用方法；（2）：掌握调节光路准直的基本方法和技巧，利用钠灯等标准光源对单色仪进行定标；（3）：测量红宝石、稀土化合物的吸收和发射光谱，加深对物质发光光谱特性的了解。
（4）：测量滤波片和溶液的吸收曲线，掌握测量其吸收曲线或透射曲线的原理和方法。
二、实验原理（见预习报告）三、实验仪器光栅光谱仪(单色仪)是一个光谱分析研究的通用设备，其元件主要包括：光栅及反射镜，准光镜和物镜，入射出射狭缝旋钮，信号接收设备(光电倍增管/CCD)，计算机及软件系统，图7给出了典型光栅单色仪的结构图。
光栅光谱仪(单色仪)可以研究诸如氢氘光谱，钠光谱等元素光谱（使用元素灯作为光源），也可以作为更为复杂的光谱仪器的后端分析设备，比如激光喇曼/荧光光谱仪。
光栅由计算机软件控制步进电机驱动，可以获得较高的精度。
从图7可知，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。
如果S2出射狭缝位置连接信号接收设备（光电倍增管/CCD ，），则可对出射光谱进行数据采集分析（部分内容请参考《大学物理实验》第二册中的“单色仪的使用和调整” ）。
本实验使用的仪器：WDS-8型组合式多功能光栅光谱仪，焦距f=500 mm.光栅条数：1200 L/mm 。
狭缝宽度在0-2 mm 连续可调，示值精度0.01 mm 。
光电倍增管的测量范围：200-800 nm ；CCD 的测量范围：300-900 nm 。
图7 光栅单色仪的结构和原理四、实验内容(1):光栅单色仪的定标单色仪的定标指的是借助于波长已知的线光谱光源来对单色仪测量的波长进行标定，校正在使用过程中产生的波长位置误差，来保证测量的波长位置的准确性。
单色仪的定标
单色仪的定标物理学院华远杰实验目的1.了解棱镜单色仪的构造、原理和使用方法；2.以汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区进行定标；3.掌握用单色仪测定滤光片光谱透射率的方法。
仪器和用具反射式棱镜单色仪、汞灯、光电池、灵敏电流计、（移测）显微镜、滤光片、会聚透镜、电源、自耦变压器、钨合金灯泡。
实验原理简而言之，单色仪的工作原理是通过棱镜对光的色散作用，使不同波长的光随着棱镜的转动依次从单色仪的孔中射出，并在显微镜中被观察到。
棱镜的转动由单色仪的一个鼓轮控制，鼓轮上有类似螺旋测微器的刻度，不同的刻度可对应不同波长的光射出时的棱镜的位置，即满足光的波长与鼓轮读数的一一对应关系。
当测得足够多的谱线的波长与鼓轮读数时，即可在坐标纸上绘出单色仪的定标曲线（色散曲线）。
关于光谱半宽度的测定，让连续光源发出的光经过凸透镜后再由一绿色滤光片进入单色仪。
将上面提到过的显微镜换成一光电池，并将光电池两极连接在调平后的检流计上。
光线从单色仪中射出照到光电池时，光电池将产生电流，使检流计发生偏转。
通过检流计偏转的格数来反映光强度。
因为同一滤光片对不同频率的光的透射能力不同，所以检流计的偏转存在一个最大值，最大值的二分之一对应有两个波长，这两个波长的差值即为该光的半宽度。
实验内容1.调节汞灯，凸透镜，单色仪的单缝等高同轴，适当调整凸透镜和光源的位置，使光源在单缝处成清晰的，指甲盖大小的像，并均匀分布于单缝两侧；2.调整单缝宽度，转动鼓轮使单色仪的出光口能看到光线；3.调整显微镜的位置，使视野中出现入射光色散形成的亮场，调整目镜焦距和单缝宽度，直至出现分离的，清晰的谱线；4.对比汞发射光谱，确认可计数的谱线的数量，若数量不足，重复上述实验步骤；5.调整鼓轮位置，使显微镜的叉丝位于光谱最外侧的一条谱线的中心处，记录此时鼓轮的位置；6.沿同一方向转动鼓轮，分别记录每一条谱线对应的鼓轮的位置；7.绘制单色仪的定标曲线；8.在单缝前加一块滤光片，撤去显微镜，接上光电池并将光电池与调平的检流计连接；9.转动鼓轮，记录检流计偏转最大的时刻鼓轮的位置和偏转在最大值的一半时的鼓轮位置。
单色仪的定标和滤光片光谱透过率的测定教案
《单色仪的定标和滤光片光谱透过率的测定》教案
实验方式：讲解与演示相结合（25-30分钟），学生实验（100-120分钟）
实验要求：
1、了解单色仪结构、原理和使用方法；
2、掌握单色仪的定标方法；
3、掌握用单色仪测定滤光片光谱透过滤的方法。
实验仪器：棱镜反射式单色仪、会聚透镜、滤光片、检流计、汞灯等。
讲解及演示主要内容：（20分钟）
1．单色仪的构造：入射准直系统、色散系统、出射系统。
2．单色仪的定标
要观察到清晰的光谱线，通过显微镜观察出射光谱线，适当减小入射狭缝宽度，增大出射狭缝宽度，使得双黄谱线分开。
3．滤光片光谱透过滤测定
此时，要适当增大入射狭缝宽度，减小出射狭缝宽度，同时要保证不放滤光片时，检流计偏转格数尽量大（2/3满偏）。
4．制作定标曲线和光谱透过率曲线。
5．实验中注意事项：
A．照明光路中，透镜的位置选取以均匀照亮入射狭缝为准；
B．定标时，显微镜中叉丝竖线要与被测谱线重合，且读数鼓轮向一个方向转动以防止回程差；
C．光谱透过率测定过程中，入射光波波长改变，入射和出射狭缝宽度要跟着变。
6．思考题：
A．三棱镜的分光原理是什么？单色仪为什么要用平行光通过三棱镜？它是如何实现的？B．什么叫三棱镜色散的最小偏向角？单色光实现最小偏向角的条件是什么？
C．如发现单色仪定标曲线上相对于已知波长λ的鼓轮刻度L偏离了ΔL，能否将原定标曲线平移ΔL后继续使用，为什么？
7．数据表格A．定标表格。
单色仪的定标
f
=
r
2(n −1)
（5―13―1）
式中， n 为透镜材料的折射率，它随着光波的波长不同而不同，波长 λ 越长，折
射率 n 就越小，焦距f就越大，反之亦然。所以由三棱镜分解出来各种不同波长的光波
通过凸透镜折射后所成的像不是在此透镜的单一焦平面上，而是在与主光轴有倾斜的
准焦平面上。
凹面反射镜的焦距为
f =r 2
缝S1对准凸透镜和汞灯所发出的光线。适
当调节透镜和汞灯的位置，使汞灯发出的
光成像在入射狭缝S1上。
3
S1
2
1
２．观测装置的调整
在出射狭缝S2前放一测微目镜或读数 显微镜，调节测微目镜，直至看清叉丝。 然后调节其物镜，看清出射狭缝S2和狭缝
S2
1 .汞灯 2 .短焦距凸透镜 4 3 .单色仪 4 .测微目镜
隐若现。这时，只有定下心来，耐心观察，才能看清楚。如汞灯的红谱线有三条，其
中一条波长为725.00纳米的暗谱线，看起来非常朦胧。（2）对于颜色的界定不明确， 特别是从一种颜色向另一种颜色过渡的过渡色很难分辨。如橙色与红色，初次接触难 于分清，只能边看边学，边认识。（3）观察光谱与个人眼睛的好坏有很大关系，好的 眼力，可多看出一些谱线，眼力差一些，就只能少Байду номын сангаас出一些谱线。
４．测量 为了准确测量，我们可以转动鼓轮，将汞灯光谱从红到紫来回多看几遍，并且将 鼓轮的读数范围确定下来。在基本辨认和熟悉全部23条谱线颜色特征以后，调节器观 测装置，把测微目镜的叉丝对准出射缝中央，向一个方向缓慢转动鼓轮，从红到紫， 读出每一条谱线所对应的鼓轮读数，重复读两次，并将数据填入下面的表5—13—1 中。 数据处理
２．单色仪（WDF型）的设计思路和实际光路图 为了使谱线像差小、成像清晰、集光本领强、体积小等技术指标更趋完善和使用 方便，人们在实际制造单色仪时，对某些具体结构作了重要改进。
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单色仪的定标
姓名：刘国强
学号：201418150285
班级：14级4班
学校：山东大学材料科学与工程学院
摘要：单色仪是产生单色光和测量波长，进行光谱分析的基本仪器，在本实验中所使用的反射式棱镜单色仪其色散器件是棱镜，通过棱镜对不同波长（或频率）的光有不同的折射率，使各种光通过棱镜后能向不同的方向散开，通过在读数显微镜下的观察，得出数据.
关键词；单色仪，光谱，棱镜，汞灯光源，读数显微镜
1672年牛顿发现了光的色散现象，而早在我国北宋初年（公元974-1020年），
杨亿著的《杨文公谈苑》一书中说：“嘉州峨眉山有菩萨石，人多收之，色莹白
如玉，如上饶水晶之类，日射之有五色.”这表明物质的折射率和光的频率有关，
而折射率取决于光在真空中的传播速度和物质中的传播速度之比。
不同的光在同
一物质中的传播速度不同，因而棱镜的色散作用是显而易见的.
单色仪是一种常见的分光仪器，利用色散元件把复色光分解为准单色光，能
输出一系列独立的、光谱区间足够窄的单色光，可用于各种光谱分析和光谱特性
的研究，如测量介质的光谱透射率曲线、光源的光谱能量分布、光电探测器的光
谱能量响应等，应用相当广泛.
一、实验目的
通过单色仪的定标，掌握棱镜单色仪的工作原理和正确的使用方法.
二、实验仪器
反射式棱镜单色仪，会聚透镜，汞灯，读数显微镜
三、实验原理
实验室中常采用的棱镜单色仪通常分为两类；一类是透射式单色仪，
一类是反射式单色仪.本实验所用的是国产的WDF 型瓦兹渥斯反射式单色仪.其内部装置主要由以下三部分组成（见图一）.
1，入射准直系统
由入射狭缝S 1和使入射光束变为平行光束的准直物镜M 1组成. 2，散射系统
主要是分光棱镜P 使光束色散，这是因为棱镜的材料对不同的波长（或频率）的光有不同的折射率n 所致，即)(λn n =.所以各种波长的光透过棱镜后能向不同的方向散开，如图一所示。
复色光
),,(321 λλλλ，以入射角1i 射入棱镜，单色光1i 以出射角2i 射出，不同
波长的光的出射角2i 是不相等的.入射光和出射光之间的夹角称偏向角，如图二中的即为单色光1λ和入射光之间的偏向角.
棱镜转动时,偏向角可以发生变化,当转动到某一位置时,偏向角具有最小值,称最小偏向角,用min δ表示,光学理论可以证明,当时
m i n δδ=时,21i i =,并且还可以证明,对顶角一定的棱镜,)(min n f =δ,n 为
棱镜P 的折射率,前面已指出了)(λn n =,所以,)(min λδf =.棱镜P 和平面镜M 作为一个整体,由单色仪下部的鼓轮手柄操作.转动鼓轮,
就改
变棱镜P 的位置,刻度鼓轮上的读数就表示出棱镜的精确位置,由此可知,对一定棱镜而言,)(~min λδf T =.另外由于反射镜和棱镜一起转动,这就保证了轴向光束始终满足于最小偏向角的条件.
3，出射光聚系统
由出射狭缝2S 和聚焦物镜2M 组成，色散后沿不同方向进行的单色光经物镜2M 会聚到出射狭缝2S 的平面上形成不同波长的光谱.随着棱镜的转动,在出射狭缝处将得到不同波长的单色光.
本实验选用汞灯作为已知线光谱光源,在可见光波长范围(nm 760~400)进行定标，观察汞灯的线谱采用的是读数显微镜.
单色仪入射狭缝和出射狭缝的调节旋钮从上方看,沿顺时针方向旋转打开狭缝,逆时针方向则关小狭缝.实验中当狭缝宽度比较窄时,应在通过显微镜看清谱线的情况下调节狭缝宽度,切忌将狭缝全部关闭.
四、实验内容 1,光源的调整
将汞灯放在入射狭缝1S 前一定距离,并把和适当放宽(缝宽约为
mm 3.0)，用眼睛在出射狭缝2S 处向单色以内观察，同时缓慢的转动鼓
轮，当视野中出现单色的光源像时，在调节光源的高低和左右位置，使光源像处在视场中央，这样就保证光源和入射狭缝1S 、准直物镜1M 共轴.然后，在光源和1S 之间放置会聚透镜,使光源成像在1S 上.
2，调节狭缝宽度
(1)用眼睛在出射狭缝2S 处向单色仪内观察,转动鼓轮是看到黄
光;
(2)置读数显微镜于出射狭缝2S 处,对出射刀口进行调焦,是清楚地看到线谱;
(3)将1S 缝减小到m μ50(或者黄普线清晰的分成两条)之后,将2
S 缝宽减小到恰好与一条黄谱线等宽，观察出射的线光谱，根据线谱的颜色、间距和相对强度辨认线谱。
3.定标
（1）让鼓轮从mm 18处开始缓慢的顺时针转动（注意：必须向一个方向转动，如从红光区转到紫光区，中途不要倒退）.
（2）当各线谱恰好位于狭缝中心时，记录下鼓轮读数T 与谱线所对应的波长，填入表一中，重复测量三遍，取T 的平均值，三遍的测量方向必须一致.
(3)在直角坐标纸上以λ为横坐标,以T 为纵坐标,绘制拟合曲线即得定标曲线.并在图上标出鼓轮转向.
参考文献：
①《大学物理实验（第二版）》，徐建强、徐荣历，科学出版社。
②《单色仪的定标实验中汞光谱两条谱线的补充标定》，翟林华，征洋，2001.
③《单色仪光谱标定波长的研究》，王俊青，北京信息科技大学，2008.
④《“单色仪定标”实验的综述》，杨之昌，王建华。