14-单色仪的应用
单色仪的使用
实验名称：单色仪的使用实验目的：1）了解单色仪的结构原理，学会使用平面光栅单色仪。
2）测定平面光栅单色仪的分辨能力。
实验仪器：平面光栅单色仪、汞灯、钨灯、聚光镜、测光仪、光电倍增仪、干涉滤光片等实验原理：1：平面光栅单色仪的结构原理：平面光栅单色仪的光学系统如图所示：光学系统主要由以下三部分组成：1：入射准直部分由入射缝S1和抛物凹面镜M1组成，用以产生适于光栅衍射的平行光束。
2：色散系统平面光栅G构成色散系统，达到分光以产生各种波长单色光的要求3：出射聚焦系统由抛物凹面反射镜M1、平面反射镜M2和狭缝S2组成。
由光栅色散系统产生的单色光经由M1和M2反射作用后会聚至出射狭缝S2，产生窄光束的单色光。
显示屏上所显示的值与出射光呈（在可见光范围内）一一对应的关系。
单色仪主机电路主要是步进电动机信号发生器电路，用来控制步进电动机的转以驱动自动扫描机构运行，分为本机控制和计算机控制两种方式。
2：光电倍增管及测光仪光电倍增管是把微弱的输入光转换为电子，并使电子数获得倍增的电真空器件；光电倍增管的阳极电流在一定范围内与入射光功率成线性关系，光电倍增管工作时所需要的高压可调范围为0~1000V，由测光仪前面板的“高压调节”旋钮来控制，测光仪的光强显示数值有一定的限制，即光强显示值不能大于2000。
3：滤光片滤光片对不同波长的光的透射能力不一样。
当波长为λ、光强I0(λ)的单色光垂直入射在滤光片上时，透过滤光片的光强若为I T(λ),我们定义其光谱透射率为：T(λ)=I T(λ)I0(λ)经单色仪后而出射的单色光由光电倍增管接收并转化成电流，相应的光强值由测光仪显示，且有公式：T(λ)=I T(λ)I0(λ)=i T(λ)i0(λ)若测得不同波长的光电流i0(λ)和加滤光片后相应的光电流i T(λ),则可计算出光谱透射率T(λ)；在透射率曲线中，中心波长λ0，通带半宽度Δλ以及峰值透射率T0是滤光片的三个特征量。
单色仪的原理
单色仪的原理
单色仪是一种用于分析光谱的仪器，它能够将复杂的光信号分解成不同波长的单色光，从而帮助人们研究物质的成分和性质。
单色仪的原理主要基于光的色散和检测技术，下面我们将详细介绍单色仪的原理。
首先，单色仪的原理基于光的色散现象。
当白光通过单色仪的光栅或棱镜时，不同波长的光会按照其波长大小被分散成不同的方向。
这种色散现象使得单色仪能够将复杂的光信号分解成不同波长的单色光，为后续的光谱分析提供了基础。
其次，单色仪的原理还涉及到光的检测技术。
分解后的单色光会被接收器接收并转换成电信号，然后经过放大和处理，最终形成光谱图像。
通过对光谱图像的分析，人们可以得知物质的成分和性质，从而实现对物质的分析和检测。
除此之外，单色仪的原理还包括光路的设计和调节。
良好的光路设计能够保证光线的稳定传输和准确分解，而精确的光路调节则能够保证光谱的准确性和可靠性。
总的来说，单色仪的原理主要基于光的色散和检测技术，通过将复杂的光信号分解成单色光，并利用光的特性进行分析和检测，从而实现对物质的研究和应用。
这种原理不仅在科学研究领域有着重要的应用，还在工业生产和环境监测等领域发挥着重要作用。
综上所述，单色仪的原理是基于光的色散和检测技术，通过光路设计和调节，将复杂的光信号分解成单色光，并利用光谱分析技术进行物质的研究和应用。
这种原理的应用不仅在科学研究领域有着重要意义，还在工业生产和环境监测等领域发挥着重要作用。
希望本文能够对读者对单色仪的原理有所了解，并对相关领域的研究和应用有所帮助。
单色仪(北京科技大学物理实验报告)
北京科技大学实验报告单色仪实验目的：(1)了解单色仪的结构原理，学会使用平面光栅单色仪。
(2)测量平面光栅单色仪的分辨本领。
(3)利用单色仪测量干涉滤光片的光谱透射率曲线。
实验仪器：平面光栅单色仪、汞灯、钨灯、聚光灯、测试仪、光电倍增管、干涉滤光片等。
实验原理：1.平面光栅单色仪的结构原理光学系统主要由以下三部分组成：（1）入射准直部分由入射狭缝S1和抛物凹面镜M1组成，用以产生适用于光栅衍射的平行光束。
（2）色散系统平面光栅G构成色散系统，达到分光以后产生各种波长单色光的要求。
（3）出射聚焦系统由抛物凹面反射镜M1、平面反射镜M2和狭缝S2组成。
由光栅色散系统产生的单色光经由M1和M2反射作用后会聚至出射狭缝S2，产生窄光束的单色光。
2. 单色仪主机电路仪器主机内主要是步进电动机信号发生器电路，用来控制步进电动机的转动。
3.光电倍增管及测光仪广电倍增管是把微弱的输入光转换成电子，并使电子数获得倍增的电真空器件。
当光信号强度发生变化时，阴极发射出的光电子数发生相应的变化，由于各倍增极因子基本保持常数，所以阳极电流亦随光信号的变化而变化。
4.滤光片滤光片对不同波长的投射能力不一样。
当波长为λ，光强I0(λ)的单色光垂入射在滤光片上时，透过滤光片的光强若为I T(λ)，我们定义其光谱透射率为若以白光为光源，出舍得单色光所产生的光电流与入射光光强、单色仪的光谱透射率和光电器件的光谱响应率成正比，即：现将光谱投射仪为的滤光片插入光路，放置在入射狭缝之前，在光电流变为：所以：实验内容与测量：1．分辨能力的测量：分辨能力的测量只涉及汞灯的两条黄谱线，因此，应该从两谱线的外侧开始扫描，途径两谱线的峰值，终止与另一谱线的外侧外侧。
2．测量滤光片的透射率：不加滤光片，开启扫描开关，从280nm开始正向自动扫描，至660nm止，观察光强的最大值在哪一波长附近，大小如何。
如果光强值不符合要求，扫描至光强最大值的附近，进行适当的调节，是的最大光强接近100。
14-单色仪的应用
实验十四 单色仪的应用单色仪是将光源发出的复色光用色散元件把它分解为单色光的仪器，这种仪器可用于各种光谱特性的研究：如测量介质的光谱透射率曲线，光源光谱的光强分布、光电探测元件的光谱响应等等。
在实验室中常用到的单色仪基本有二类，一类是透射式单色仪，如图1所示，这种单色仪的入射光和出射光恒成90°夹角。
成像系统由透镜组成，常用于可见光范围，它的优点是聚光本领强；另一类是反射式单色仪，如图2所示，这种单色仪入射光与出射光夹角为 122，成像系统由反射镜组成，它的优点是使用范围大，只要置换不同的棱镜，使用范围可以从紫外光一直到红外光，本实验所用的正是此类单色仪。
【实验目的】1． 了解单色仪的结构和原理，学会正确使用的方法。
2． 以高压汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区域进行定标。
3． 测定汞灯谱线的光强分布。
【实验原理】反射式棱镜单色仪外形为一圆盘（如图2）它主要有三部分组成：①入射缝1S 和凹面镜1M ，组成了入射系统，以产生平行光；②平面镜2M 和棱镜P 组成色散系统； ③凹面镜3M 和出射缝2S 组成聚光出射系统 ，它将棱镜分出的单色平行光由3M 汇聚在出射缝2S 上。
图中平面镜2M 和棱镜P 所放的位置，对以最小偏向角通过棱镜的平行光束而言，可使入射到2M 的光束与从棱镜出射的光束平行。
这样，以最小偏向角通过棱镜某波长的光，经3M 反射后恰恰成像在出射缝处。
因此，只要1S 和1M 保持不变的情况下，当棱镜P 和反射镜2M 同步转动时，对应于最小偏向角的光的波长也跟着改变，出射缝2S 就有不同波长的单色光射出。
由于光束以最小偏向角通过棱镜，所以光缝单色像的像差最小。
出射的光束单色性好。
而棱镜P 和平面镜2M 的转动机构与仪器下部的转动轴杆鼓轮相连，鼓轮上刻有均匀的分度线，因而出射波长 与鼓轮读数R 相对应。
单色仪出厂时有对应（定标）曲线的数据。
但经过一段时间使用后，定标会有所漂移。
单色仪的工作原理
单色仪的工作原理
单色仪是一种通过分光原理来测量光的波长和强度的仪器。
它通常由光源、色散系统、检测器和信号处理部分组成。
单色仪的工作原理主要包括物光的入射、色散、选择和检测等步骤。
首先，光源为单色仪提供了一束连续宽谱的光。
这个光源可以是灯泡、氘灯、钨灯等。
光源发出的光通过进入单色仪后被分散成不同波长的光束。
然后，色散系统接收到进入单色仪的光束，将其分散成不同波长的光。
色散系统通常包括凹透镜、棱镜或光栅等元件，它们可以使不同波长的光根据波长的差异而发生不同程度的偏折，从而实现光的分散。
接下来，选择系统选择了一定波长范围内的光束，通常是单色仪根据用户需求设置的波长范围。
选择系统通常由一个或多个狭缝组成，它们通过限制通过的光来选择特定的波长范围。
最后，检测器接收到选择系统通过的光束，并将其转化为电信号。
检测器通常是光敏器件，如光电二极管、光电倍增管、光电管等。
这些光敏器件的特点是，它们可以将光信号转化为电信号，其强度与光强度成正比。
信号处理部分负责对电信号进行放大、滤波、数字化等处理，并将处理结果输出到显示器或计算机上。
通过对电信号的处理，我们可以得到光的强度分布曲线，
即所谓的光谱图。
光谱图可以用于分析光的复杂特性，如波长、频率、幅度等。
总的来说，单色仪的工作原理是通过将光信号分散成不同波长的光束，然后选择特定波长范围的光束，并最终将其转化为电信号进行处理。
这样就可以实现对光的波长和强度的测量。
单色仪在科学研究、材料分析、环境监测等领域具有广泛的应用。
单色仪及其应用实验（4篇）
单色仪及其应用实验(4篇)以下是网友分享的关于单色仪及其应用实验的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
篇一：单色仪及其应用实验实验七平面光栅单色仪应用平面光栅单色仪是用光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它可把紫外，可见及红外三个光谱区的复合光分解为单色光。
可进行光谱分析、测定接收元件的灵敏特性、滤光片吸收特性、光源的能谱分析和光栅的集光效率等。
如配备电子束激发器，X射线激发器，光子激发器和高频等离子，辉光放电等稳定光源相配套，可进行光谱的化学分析。
与棱镜相比，光栅具有色散本领大，均匀性好，分辨率高等特点。
因而在光谱学，计量学，光通讯等方面有着广泛的应用。
本实验通过对溴钨灯发射光谱的测量，加深了解平面光栅单色仪和光谱技术的综合应用。
【实验目的】1．掌握平面光栅分光的物理原理。
2．研究夫琅和费衍射的光强分布，加深对衍射理论的了解。
3．观察平面光栅衍射现象，学会平面光栅单色仪的使用。
4．学习使用光电倍增元件来测量和描绘出射光谱的能量分布。
【实验原理】光的衍射现象是指光遇到障碍物时偏离直线传播方向的现象。
而光栅是指任何能起周期性地分割波阵面作用的衍射屏。
作为色散元件的衍射光栅最早是由夫琅和费用细金属丝制成的，夫琅和费用它测出了太阳光谱中的暗线波长。
后来他又用金刚石刻划贴金箔的玻璃板，得到了性能更好的光栅。
常用的衍射光栅分透射式与反射式两种。
透射式光栅是用金刚石刀在平面透明玻璃板上刻划平行，等间距又等宽的直痕而制成的。
反射式光栅是在坚硬的合金板或高反射率平面镜上刻划而成的。
本实验用反射式平面光栅。
理想的反射式平面光栅，可视作是相互平行，等宽，等间距，均匀排列的许多狭缝。
如设光栅的缝宽为d，则d称为光栅常数，本实验中刻线密度为1200条/mm。
根据夫琅和费理论，一束平行光垂直地入射到平面反射光栅上，经各缝衍射后向各方向传播。
衍射角适合如下条件：dsinθ=kλ k=0，±1，±2，±3 …上式称作平行光垂直入射时的光栅方程。
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。
单色仪
近代物理实验
实验中应注意和考虑的几个问题
1．汞灯和溴钨灯的灯丝结构是不同的。为了让尽量多的光尽可能均匀的 照明入射狭缝S1,校对波长示值时应将会聚透镜产生的汞灯的小像成在S1 上，而测量时应将溴钨灯的大像成在S1上。 2．为了减少钕玻璃片厚度不均及光电倍增管受光面上各处光谱响应可能 有差异而产生误差，应保持钕玻璃和光电倍增管的位置不变。 3.狭缝S1和S2的宽度不得超过3mm，实验完毕应将入射缝、出射缝盖严， 以免污损。 4．光电流放大器应选择最佳的测试条件：放大调节至最小，调负高压 （一般在500V以下宜），使光读数适中，在整个测试过程中，应严格保 持测试条件不变。 5．在实验时不能让光电倍增管曝强光，不能在加负高压时取下光电倍增 管，否则会烧坏光电倍增管。实验结束时应先关负高压，再关溴钨灯，最 后关总电源开关。
应用范围—采矿、冶金、石油、燃化、机器制 造、纺织、农业、食品、生物、医学、天体与空 间物理（卫星观测）等等。
近代物理实验 实验目的和教学的要求
• 了解单色仪的构造原理并掌握其使用； • 加深对介质光谱特性的了解; • 掌握测量介质的吸收曲线或透射曲线的原理和方
法.
仪器概述 近代物理实验
单色仪是通常使用的基本光谱仪器。 WDP500---C型光栅单色仪是用(几块)光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它 可以把紫外、可见及红外三个光谱区的复合光分解为单色光。 如配备电子束激发器，X射线激光器，光子激发器和高频等离子、辉光放电等 稳定光源相配套，可以进行光谱化学分析，如原子吸收光谱、荧光光谱、拉 曼光谱、激光光谱的定性及定量分析。 同时还可以进行物理量的测量,如测定接收元件的灵敏特性、滤光片吸收特性 及光源的能谱分析、光栅的集光效率等。
• 棱镜的尺寸越大分辨率 越高，但制造越困难， 同样分辨率的光栅重量 轻，制造容易。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验十四 单色仪的应用
单色仪是将光源发出的复色光用色散元件把它分解为单色光的仪器，这种仪器可用于各种光谱特性的研究：如测量介质的光谱透射率曲线，光源光谱的光强分布、光电探测元件的光谱响应等等。
在实验室中常用到的单色仪基本有二类，一类是透射式单色仪，如图1所示，这种单色仪的入射光和出射光恒成90°夹角。
成像系统由透镜组成，常用于可见光范围，它的优点是聚光本领强；另一类是反射式单色仪，如图2所示，这种单色仪入射光与出射光夹角为 122，成像系统由反射镜组成，它的优点是使用范围大，只要置换不同的棱镜，使用范围可以从紫外光一直到红外光，本实验所用的正是此类单色仪。
【实验目的】
1． 了解单色仪的结构和原理，学会正确使用的方
法。
2． 以高压汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可
见光区域进行定标。
3． 测定汞灯谱线的光强分布。
【实验原理】
反射式棱镜单色仪外形为一圆盘（如图2）它主要有三部分组成：①入射缝1S 和凹面镜1M ，组成了入射
系统，以产生平行光；②平面镜2M 和棱镜P 组成色散系统； ③凹面镜3M 和出射缝2S 组成聚光出射系统 ，它将棱镜分出的单色平行光由3M 汇聚在出射缝2S 上。
图中平面镜2M 和棱镜P 所放的位置，对以最小偏向角通过棱镜的平行光束而言，可使入射到2M 的光束与从棱镜出射的光束平行。
这样，以最小偏向角通过棱镜某波长的光，经3M 反射后恰恰成像在出射缝处。
因此，只要1S 和1M 保持不变的情况下，当棱镜P 和反射镜2M 同步转动时，对应于最小偏向角的光的波长也跟着改变，出射缝2S 就有不同波长的单色光射出。
由于光束以最小偏向角通过棱镜，所以光缝单色像的像差最小。
出射的光束单色性好。
而棱镜P 和平面镜2M 的转动机构与仪器下部的转动轴杆鼓轮相连，鼓轮上刻有均匀的分度线，因而出射波长 与鼓轮读数R 相对应。
单色仪出厂时有对应（定标）曲线的数据。
但经过一段时间使用后，定标会有所漂移。
因此，在使用单色仪前需作重新定标。
【实验内容】
1.光路调整。
调光前使单色仪呈水平，使汞灯的中心，聚光透镜的中心，入射缝的中心都在入射缝和准直反射镜1M 光轴的延长线上，汞灯置于4倍的透镜焦距之处，首先直接用肉眼在入射缝处观察光源的像，移动光源或透镜的前后位置使光源成像于入射缝1S 处。
2.入射缝和出射缝的实际零点的确定
光缝长期使用后，它的实际零点往往与示值不符，故在使用单色仪前应先确定入射缝和出
图 1
图2
射缝的零点。
入射缝零点的确定：先将出射缝2S 放宽一些，并在2S 前用显微镜观察，调节镜筒看到2S 两边的刀口清晰，调节目镜，使驻叉丝明显，转动螺杆从2S 缝中看到绿线光，然后慢慢缩小1S 的宽度，到刚好谱线消失，这时1S 刚好闭合，记下1S 调节螺旋的读数。
即为1S 的零点。
测入射缝
1S 零点之后，将1S 放宽些，用类似的方法测出射缝2S 的零点。
3．检查聚焦镜3M 的聚焦和出射缝的平行度，通过显微镜观察，如果能同时看清谱线和2S 的两片刀口，则聚焦符合要求。
否则，谱线不在2S 的平面上，要影响出射光的强度和单色性，此时，可松开出射光管上的固定螺圈调节2S 对于3M 的位置，以达到要求，同时应使出射缝2
S 的边缘和谱线平行（一般说此项调节出厂时已做好）。
4．狭缝宽度的要求：为了获得较好的单色性，出射光强必须适当选择缝的宽度，一般出射缝2S 比入射缝1S 稍宽一些，入射缝的宽窄程度应以在显微镜中能将5770Å的两条黄线分开为准，一般在0.05~0.10mm 之间，入射缝也不能太窄，以免有衍射。
另外，还要考虑到入射光的强度，强度大缝可适当窄一些，反之则宽一些。
5．制作定标曲线R -λ图
（1）首先将汞灯在可见光范围内的谱线全部看一遍，对照表一，找出强度在螺丝上12~14条谱线，若弱谱线也看清更好。
（2）转动读数鼓轮将4047Å（深紫色）谱线调到读数显微镜叉丝上，读记鼓轮读数。
继续测量一条条谱线直到6907Å为止。
以光谱的波长λ为横坐标，以鼓轮读数R 为纵坐标，作R -λ图，即为单色仪的定标曲线
6．测量谱线对应的光强分布
在出射口装上光电管及微电流电流计，按鼓轮对应的波长，测量其相对强度。
以相对强度I 为纵坐标，波长λ为横坐标，作谱线光强分布图I-λ曲线。
【附表】。