棱镜读谱仪非线性定标与波长测量实验数据处理
双棱镜干涉测波长资料
双棱镜干涉测波长资料双棱镜干涉是一种常见的光学干涉实验，通过使用两个棱镜来创建和测量光的干涉条纹，从而测量光波的波长。
以下是双棱镜干涉测波长的一些资料。
一、实验原理双棱镜干涉实验的原理是利用两个棱镜来拆分和重新组合光波，从而在空间中产生干涉现象。
当光通过棱镜时，会被折射并偏转一定的角度。
通过调整两个棱镜之间的距离和角度，可以使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。
干涉条纹的间距与光波的波长有关，可以根据干涉条纹的间距来计算光波的波长。
具体来说，假设两个棱镜之间的距离为d，棱镜的折射率为n，入射光的角度为θ，则干涉条纹的间距可以表示为：Δx = λ × n / (2 × sinθ)其中，λ为光波的波长，n为棱镜的折射率，θ为入射光的角度。
二、实验步骤1.准备实验器材：两个相同尺寸的三棱镜、单色光源（如激光笔）、角度计、尺子、实验用的记录纸和笔等。
2.将两个棱镜放置在一张记录纸上，调整两个棱镜之间的距离和角度，使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。
3.用单色光源（如激光笔）照射棱镜，使光线垂直于棱镜的平面。
调整光源与棱镜的距离，使得光线可以通过棱镜并照射到干涉条纹上。
4.用角度计测量入射光的角度，并记录下来。
5.用尺子测量干涉条纹之间的距离，并记录下来。
6.改变光源与棱镜的距离或调整棱镜之间的角度，重复步骤2至步骤6，得到多组数据。
7.利用上述公式计算光波的波长，并求出平均值。
三、注意事项1.在实验过程中要保持安静，避免由于环境的干扰而影响实验结果。
2.确保两个棱镜之间的距离和角度调整准确，以免影响干涉条纹的形状和间距。
3.在测量角度和干涉条纹间距时要准确细致，避免误差过大。
4.在使用激光笔等光源时要注意安全，避免直射眼睛或照射易燃物品。
5.在计算光波波长时要根据多组数据求平均值，以提高结果的准确性。
四、实验结果分析根据实验数据，利用上述公式可以计算出光波的波长。
摄谱与读谱实验报告 朱 (1)
实验名称：棱镜摄谱实验目的：学会用用棱镜摄谱仪摄取谱线，学会用插值法与标准谱线比较，算出未知光源的波长。
实验原理：（一）棱镜摄谱仪的原理棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分；按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；对紫外用水晶或萤石，对可见光用玻璃，对红外线用岩盐等材料.摄谱的原理图如下：（二）摄谱准备调节共轴，将光源S置于准直物镜L1的光轴上在光源与狭缝S1之间加入聚光照明透镜L，调节透镜L的位置，使光源成像在入射缝上。
若更换光源，只能调整光源的位置，而透镜L 的位置不应变动，以保证光源始终处在准直物镜L1的光轴上。
（三）调节与观察：毛玻璃放在暗匣的放底板的位置处，移动暗匣，使毛玻璃上现出光谱，取下暗匣，在暗室中装入底板。
用哈特曼光阑控制各光谱。
（四）摄谱：用已在暗箱中装好底片的底片盒换下毛玻璃，曝光时打开小遮板，曝光后关闭小遮板（五）光谱分析对光谱片进行分析：在靠近待测波长λx 的两侧，选两条波长λ1和λ2为已知的谱线，用读数显微镜测出三条谱线在底板上对应位置的数值和，依据线性关系，求出λx 值。
121211121,()x xx x xx a aa l l a l l a aλλλλλλλλ-=-=-=-=+-实验数据记录实验仪器:棱镜摄谱仪 暗箱 底片 显影液 定影液 秒表PART 1 摄谱部分整理试验步骤:1,检查试验仪器,检查电线电源有无老化现象,防止用电危险. 2,取下铁棒,用锉刀锉掉氧化层.使拍摄效果更好.3粗调:使透镜的主光轴于狭缝处于同一直线,在调节电极,使电极高度与透镜的主光轴处于同一直线,这样大致使光源,透镜,狭缝处于同一直线上.4细调:在检查仪器安全后,通电,使电弧发光,调节透镜的位置,是光聚焦.调节光源位置,使光斑正好落在哈德曼光阑的中孔内,则此时光轴调节已完成. 5将透镜前移,使光斑覆盖整个狭缝.6打开光源,在底板处观察光谱,分别调节鼓轮K, 底片盒倾角θ,透镜2L ,底片盒1P 位置使在底板处中间呈现出最清晰的光谱,并且红光较多.7调节氦光源:将氦光源放置于狭缝前,调节光源位置及高度,使成清晰的光谱.8在暗箱中装好底片后,将底片盒装好.先关闭狭缝,再打开底片盒的盖子,使底片可以在暗箱中感光.9摄谱:先使用哈德曼光阑中孔,使用氦光源,曝光90~100秒..再用哈德曼光阑的上下两个孔,使用铁光源,打开狭缝,曝光5~7秒.关闭狭缝10关闭底片盒,取下后在暗室中冲洗底片.显影液中浸泡4分钟,再用水洗5秒,在定影液中浸泡2分钟,直到底片透明为止.11 吹干底片.观察表格课后问题:1为什么先拍氦谱,后拍铁谱?答:因为拍摄氦谱和铁谱之前都要调节光源.而铁谱拍摄时的光源调节相对精确度大一些.相对而言,氦谱拍摄时的氦光源必须要经过肉眼观测调节才可确定位置.但是,底片装上之后就不可以再通过底板观测了.所以必须在调节好氦光源后,装底片盒,然后直接先拍氦谱,再拍铁谱,这样才是科学地操作步骤.否则会氦谱的位置出现偏差.造成拍摄质量不好.2 为什么底片盒要倾斜一个角度?答:因为不是所有波长的光的焦距都是一样的.但是可以考虑为一个线性的分布.将底片盒倾斜一个角度可以使大多数光(实验观测基本上所有)都在胶片上聚焦成清晰的像.3分析你所拍摄的底片,对不理想之处找出原因.答:我所拍摄的底片不理想之处在于曝光太久, 导致底片模糊。
光电检测技术——棱镜式光谱仪原理
光电检测技术——棱镜式光谱仪原理
棱镜式光谱仪是一种常用的用于光谱检测的仪器，它通过改变光的路
径和反射角度来将多种光波长的光线分成不同的光束，从而获取光谱信息。
它的原理是利用光谱棱镜将多个波长的光谱分别反射到特定的检测器上，
测量光源在各个波长下的光强度，从而获得光谱的信息。
棱镜式光谱仪的主要组成部分包括：光源、光谱棱镜、电子光谱仪。
光源是棱镜式光谱仪的基础，它可以是一个紫外灯，也可以是激光照
明灯，也可以是太阳光等。
光源可以将被测物体照亮，同时提供不同波长
的光而成的光束。
光谱棱镜可以将多种不同波长的光束进行分离和反射，将不同的光谱
通过反射角度的变化而分别发射到特定的检测器上。
棱镜的构造取决于探
测器的类型，有单程棱镜和双程棱镜。
单程棱镜一次只能分离一种不同波
长的光源，而双程棱镜可以将光源分离成多种不同波长的光束，从而提高
了光谱的分辨率。
电子光谱仪是将光谱信息的有效参数测量出来的设备，它包括光电子
器件、放大器和数据处理系统等部件，其作用是接收棱镜反射过来的光，
并将检测到的光信号转换为可读的计算机数据，从而获得光谱仪的光谱信息。
棱镜式光谱仪可以用于检测多种物质的光谱。
棱镜单色仪的定标[指南]
![棱镜单色仪的定标[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/030a5a1d78563c1ec5da50e2524de518964bd398.png)
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1S 和凹面镜1M ，1S 恰好处在2M 的焦平面上。
其作用是将进入狭缝1S 的光变为平行光。
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2S 和聚焦凹面镜2M 。
2S 恰好处在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2S 上。
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。
用双棱镜测定光波波长.
xk d D
当
(k 0, 1, 2,)
k
在
D x k k d
处产生亮条纹；
D 1 1 而当 (k ) 即 x k (k ) 产生暗条纹。 d 2 2 D 这样，两相邻亮条纹的距离为：x x k 1 x k d
如果测得D，d及便可由式求出 λ值。
二.如何测量测量D、d、Δx
用两次成像法测量D、d，如下图示意：
在实验光具座上测出透镜两次移动间距（Δ），同时 用测微目镜测量放大和缩小虚光源的间距（d’、d’’）
d dd
'
''
D 2 f 4 f 2 2
测量 Δx
直接用测微目镜测量多条干涉条纹间距nΔX 注意:用测微目镜测量时，要克服螺距差
四.实验仪器
干涉 滤波 片 可调 狭缝
双棱镜 凸透镜 测微 目镜
辅助屏
五.实验常见问题及处理
1.测量仪器没有调节好就开始测量数据。实验中通 过测微目镜来测量数据，首先要调节测微目镜的 可旋转目镜部分，将分划板上的叉丝调节到自己 认为最清晰，方可开始后面的测量。 2.用测微目镜测量数据，在具体的操作中转动读数 鼓轮时同样要克服螺距差。 3.在实验中往往出现干涉条纹不够清晰，而有些操 作者就开始测量。引起条纹不够清晰的原因很多： 1.)狭缝过宽，引起双缝干涉的条纹对比度降低 2.）狭缝没有与双棱镜的棱脊平行，等等。
三.元件共轴调节
实验装置应调节到下述状态： （1）光具座上各元件等高共轴。 （2）双棱镜的棱脊严格平行于狭缝，且狭缝 宽度适当，以获得清晰的干涉条纹。
具体调节方法如下： 1.调节单狭缝与双棱镜以及测微目镜共轴。（利用 白光干涉中心位置的移动调节） 2.调节透镜使其与上述系统共轴。（可参考透镜焦 距测量实验）
棱镜片光学技术—棱镜度测量实验(眼镜光学技术课件)
b c
a
望远镜
d/2 d d/2
b
❖ 将平面反射镜旋转90度，与
c ab连线平行，旋转游标盘，在
a
望远镜中找到叉丝反射像，调
内容
1
实验目的
2
实验仪器
3
分光计的调节
4
测量原理
5
实验内容
6
注意事项
实验目的
1、了解分光计的结构 2、学会分光计的调整和使用方法；
实验仪器
分光计 平面反射镜
一、分光计的结构图
分光计中
心转轴
2 1 28
3
No 26
5
13
8
平行光 27
6
7
管光轴
Image 4
25 24
14 22
21 17
23
20 16
⑵
⑶
⑴
伸缩目镜筒
反射像
叉丝像 透光窗
分划板视场
旋转目镜调节鼓轮
观察不到反射像的原因
• 目镜中观察到的叉丝和透光窗中绿色十字的像模 糊。（转动目镜调节鼓轮）
• 望远镜没有聚焦于无穷远。（松开目镜筒锁紧螺 钉，前后移动目镜筒 ）
• 平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。
俯视
侧视
转动载物台或望远镜 调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉
算出两束光的夹角Φ。由 几何关系可以证明Φ与三 棱镜顶角A的关系为Φ = 2A
2.最小偏向角法测棱镜的折射率
平行光l1射向顶角为A的三 棱镜的侧面AB，经过折射后由
双棱镜测定波长的方法
双棱镜测定波长的方法
双棱镜测定波长的方法是利用双棱镜的色散性质来测定光的波长。
该方法基于光的不同波长通过双棱镜后的折射角不同的原理。
具体步骤如下：
1. 安装双棱镜：先将双棱镜固定在支架上，并调整好双棱镜的位置。
2. 发射光：通过光源发射一束单色光，并将光线引入到双棱镜中。
3. 观察折射光：观察通过双棱镜后的折射光现象，通常会出现色散现象，即不同波长的光会有不同的偏折角度。
4. 记录数据：测量不同波长的光通过双棱镜后的折射角度，并记录下来。
5. 数据处理：通过计算折射角度和已知的棱镜参数，可以反推出光的波长，通常使用折射定律和色散公式来进行计算。
6. 波长测量：根据计算得到的结果，即可获得光的波长。
需要注意的是，在实际操作过程中，由于棱镜自身的特性和光源的发射情况等会引起一定误差，因此进行多次测量并取其平均值，可以提高结果的准确性。
实验17-1光谱的拍摄（观测）与测量
实验17-1 光谱的拍摄（观测）与测量实验目的1、了解小型棱镜摄（读）谱仪的结构和使用。
2、初步掌握用摄（读）谱、测量波长的方法。
实验仪器小型棱镜摄（读）谱仪、低压汞灯、钠灯、读数显微镜、光谱干版及冲设备 实验原理⒈ 光谱和物质结构的关系每种物质的原子都有自己的能级结构，原子通常处于基态，当受到外部激励后，可由基态迁到能量较高的激发态。
由于激发态的不稳定，处于高能级的原子很快就返回基态，此时发射出一定能量的光子的波长（或频率）由对应两能级之间的能量差i E ∆决定。
00,E E E E E i i i 和-=∆分表示原子处于对应的激发态和基态的能量。
即i i ii i E hc chhv E ∆===∆λλ或式中， i =1，2，3，…，h 为普朗克常数，c 为光速。
每一种元素的原子，经激发后再向低能级跃迁时，可发出包含不同频率（波长）的光，这些光经色散元件即可得到一对应光谱，就可对物质的组成和结构进行分析。
⒉ 光谱的观察与拍摄——小型棱镜摄（读）谱仪的结构和使用棱镜摄（读）谱仪是用棱镜进行分光，用直读法或照相法记录光谱的光学仪器。
它主要由摄（读）谱仪主体和光源（交流电弧发生器及电极）两大 部分组成，下面主要介绍摄（读） 谱仪主体。
（1）基本光路图17-1是摄（读）谱仪的示 意光路图，它分三部分，狭缝D 和准直镜（平行光管）O 1组成准直系统，将待测光变成平行光， 图17-1 摄（读）谱仪的光路图 透经L 是把待测光先行会聚到狭逢上，以增加光强；棱镜P作为色散元件，把投射到第一折射面的不同波长的平行光，经折射后分成沿不同方向的平行光（因为物质的折射率因波长而变）；照相物镜O2和焦平面E处的记录材料组成光谱的接收系统。
由于物镜O2将不同方向的平行光依次会聚在焦平面上，故形成光谱，为使整个光谱都清晰，焦平面E的方位必须细心调节。
（2）小型棱镜摄谱仪的基本结构图17-2是摄谱仪的基本构图（注：只要把图17-2的“6”底片盒换成读谱装置该仪器就能直接测量出各谱线的相对位置，故称“读谱仪”）。
棱镜单色仪
GUANGXI NORMAL UNIVERSITY
数据处理
将上面的测量数据在方格坐标纸上作 L − λ 曲线，以L为纵轴，λ 为横 轴，将表格中各点的数据描入直角坐标中，然后将各点用光滑的曲线 联接起来，该曲线称定标曲线。只要在单色仪上测出某谱线所对应的 鼓轮读数 L ，就可以在此曲线上查出波长 λ 。
实验仪器
单色仪，测微目镜（或读数显微镜），汞灯，钠灯，短焦距 凸透镜及支架。
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实验原理
1．单色仪的分光原理 单色仪是用棱镜作为色散元件的光谱仪器，它通常由三 部分组成，如图20－1所示。
（１）准光镜系统 由准直光物镜L1和放在L1焦平面 上的狭缝S组成。这个系统能够将来自光源S的复色 光变成平行光。
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（３）单色仪（WDF型）的实际光路图如图20—2所 示。S1为入射狭缝，被放在柱面凹面镜M1的焦平面上， 由S1进入的复色光经M1反射后成为平行光，平行光射到 平面镜M2上改变了方向，以适当的角度，投射到棱镜P δ ( 的一个折射面上，其中有一组以最小偏向角λ ) 的单 λi 色平行光（波长为 ）通过棱镜投射到柱面凹面镜M3 λ 上，并由其聚焦到出射夹缝处S2，就得到了一束波长为 图20-2 的单色光 ３．单色仪的结构与外形 单色仪的全部元件安装在一个钢制的圆筒内或其侧面上。上面用钢盖盖好 ，以免空气中的水蒸气侵入和灰尘落入。其中入射狭缝S1和出射狭缝S2装 在钢筒的外侧，狭缝的宽度由它上面的螺旋调节，螺旋顺时针旋转时狭缝变 宽，逆时针旋转时狭缝变窄。狭缝刀口已经闭合时，若再用力旋转，刀口受 。 过大的压力会损坏，调节狭缝时，务必注意。 平面镜M2的表面与棱镜P的底面平行，且都装在同一个基座上。此基座以 棱镜底边的中心O为转轴，转轴与钢筒底座下的读数鼓轮相联接。因读数鼓 轮在钢筒底座下，读数不方便，所以在鼓轮旁装一凹面镜M3，读数鼓轮在 凹面镜上映出清晰的像，就可通过该凹面镜看到鼓轮上的读数。 柱凹面镜装在钢筒的内壁，且和平面镜表面都蒸镀金属膜，反射系数极高 。
实验十 单色仪的定标和波长的测定
a = a' …………………………………………………………⑤
f1 f2
上式表明，当出射缝宽和入射缝的像有同样宽度时，出射光强度最大，如果 上式简化为 。 a=a’
，则 f1=f2
若光谱宽度△λ增加 n 倍，则出射光通量将增加 n2倍。当△λ一定时，出射光通量与
棱镜的色散有关，对于不同波长的光输出，因色散不同，所以狭缝的宽度应随着改变，才能
1、 入射准直系统 组它成使，S1因由发入S出1射固的缝定入在S射1M光和1束凹的成面焦为镜面平上M行，1 光束。
2、 瓦兹渥斯色散系统 由玻璃棱镜 P 和平面镜 M 联合组装成一整体，安装在同一转台上，可以绕通过 O 点垂直于图面的轴线（棱镜顶角的 等分面和底面的交线）转动，该系统的特点是平行光束通过后，以最小的偏向角出射的单色 光仍平行于原入射光，即该系统为恒偏向色散装置。 3、 出射聚光系统 后光，，会通聚常由在称凹为面M单镜2的色M焦光2面和。，出即射出缝射S2缝组S成2，的它平将面色上散，后因沿S不2缝同宽方较向小传，播从的S单2输色出平的行是光波经段M很2 反窄的射 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随之改变，当最小 偏向角由1、小单变色大仪时的，光从谱S宽2 输度出的单色光的波长将依次由长变短。 若入射光从 S1 射入，入射缝宽为 a，则狭缝 S1 在出射缝 S2 的光谱面上成像，其像宽为
本实验选用汞灯作为已知线光谱的光源，在可见光区域（400-760nm）进行定标，然后
用定标曲线测出钠双黄线的波长。
[实验内容及步骤]
1、观察入射狭缝和出射狭缝的结构，了解缝宽的调节和读数以及狭缝使用时的注意事
项。因为两个缝的宽度直接影响出射光的强度和单色性，所以必须根据需要适当选择缝宽。
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基准谱线波长λ/nm位置x/mmx^2x^3
690.724.34718.8964182.14269357.0743
671.635.44929.6916161.7895881.5912
623.448.71876.00352662.59875776.536
579.0712.549157.47741976.18424799.13
576.9612.764162.91972079.50726542.83
546.0716.154260.95174215.41468095.8
496.0323.381546.671212781.72298849.4
491.0624.154583.415714091.82340373.9
435.8436.7371349.60749580.521821440
434.9237.0571373.22150887.461885737
407.7846.0842123.73597870.214510251
404.6647.3392240.981106085.85021995待定谱线波长测量值 /nm
9.44989.2836843.64077971.561614.5387177
10.878118.33091287.20314002.2597.3314277
11.494132.1121518.49617453.59590.3777351
11.89141.37211680.91419986.07586.0470375
2248410648234256503.9831244
22.313497.8711108.97247874.5502.0976752
37.3381394.12652053.891943588433.776956
波长λ/nm位置/mmλ-400/nm
690.724.347290.72
671.635.449271.63
623.448.718223.44
579.0712.549179.07
576.9612.764176.96
546.0716.154146.07
496.0323.38196.03
491.0624.15491.06
435.8436.73735.84
434.9237.05734.92
407.7846.0847.78
404.6647.3394.66
棱镜读谱仪非线性定标与波长测量数据处理
基准谱线测点检验分布图形数据
0
50
100
150
200
250
300
350
051015
051015
回归系数edcba
回归系数值8.23841E-05-0.011820.688492-22.7167777.0291
回归系数的标准差6.09046E-060.0006270.0215240.279081.100301
相关系数/回归值标准差0.9999896730.404152#N/A#N/A#N/A
169456.85367#N/A#N/A#N/A
110715.38141.14337#N/A#N/A#N/A
{要按ctrl+shift+enter}
0.057558233
0.06168018
0.075827648
0.096454726
波长测量结果0.097748259
614.3±0.6 nm0.120000625
597.3±0.6 nm0.17586131
590.0±0.6 nm0.182063761
586.0±0.6 nm0.275559097
503.5±0.6 nm0.278189504
502.2±0.6 nm0.437784464
433.8±0.6 nm0.498857006
回归方程:λ=a+b*x+c*x^2+d*x^3+e*x^4
1520253035404550
基准谱线测点位置分布图
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