实验报告；实验名称：光栅光谱仪；一实验目的；1.了解光栅光谱仪的工作原理及在光谱学实验中的运；光栅光谱仪的分光部分是用光栅摄取光谱线的单色仪，；WGD-5型光栅光谱仪溴钨灯滤色片汞灯计算机四实；1..测量前的准备；(1)记录螺旋尺旋转方向与缝宽变化的关系；(2)打开单色仪的电源开关，打开汞灯、溴钨灯电源；(4)打开计算机，进入win98后，双击“WGD；(1
实验报告 实验名称
：光栅光谱仪
一 实验目的
1.了解光栅光谱仪的工作原理及在光谱学实验中的运用
2.学习光栅光谱仪中光电倍增管接受系统的使用
3.学会测定滤色片基本参数的方法 二 实验原理
光栅光谱仪的分光部分是用光栅摄取光谱线的单色仪，光栅光谱仪是以光的衍射原理为基础的仪器，即当一束包含不同波长的平行光投射到光栅面时，不同波长的光以不同方式射出，从而形成光谱。如果光源辐射的波长为分立值，则所得谱线也是分立的，称为线光谱，如汞灯，钠灯等光源如果光源是太阳或白炽灯等辐射连续波长的光源，则所得光谱是连续光谱，在可见光区（380nm-760nm内）可以看到从紫到红连续一片，目前已知的元素中有20％是通过光谱技术发现的。 三 实验仪器
WGD-5型光栅光谱仪 溴钨灯 滤色片 汞灯 计算机
四 实验方法
1..测量前的准备
(1) 记录螺旋尺旋转方向与缝宽变化的关系。
(2) 打开单色仪的电源开关，打开汞灯、溴钨灯电源，预热5min。
(3) 将倍增管的高压调至400V(不得超过600V)。
(4) 打开计算机，进入win98 后，双击“WGD-5 倍增管”图标进入工作界面。待系
统和波长初始化完成后便开始工作。
2.单色仪波长校准
(1) 将汞灯置于狭缝前，打开并照亮狭缝，预热五分钟可正常工作。
(2)探测器选用广电倍增管，高压加到350到400伏。选择能量模式，扫描范围：
350nm-750nm,扫描步：1nm
(3)调节狭缝宽度使入射缝与出射缝相匹配。
(4) 点击“单程”，单色仪开始扫描。扫描完成后根据谱线强度重新调节入射与出射
狭缝，使谱线尽量增高，并使黄线576.9nm和579nm分开（以划线谱作为参照）。
用自动寻峰测量谱线的波长与标准值进行比较，如果波长差大于1nm，重新调
节狭缝宽度进行波长修正。
（汞灯谱线：（波长（nm）：404.7 404.8 435.8 491.6 546.1 576.9 579.0 623.4
3.测量滤色片透过率曲线
取下高压汞灯 换上溴钨灯 预热五分钟
(1)扫描基线
a.工作方式（模式）：基线;
扫描范围：400-700 扫描步长：1nm
b.点击“单程”单色仪开始扫描
c.调节入射狭缝的缝宽使基线的峰值达到900以上
d.扫描结束后，点击“当前寄存器”，列表框右侧“----” ，在弹出的“环境信息”填
入信息，然后关闭。
e.保存该寄存器的数据，选用“txt”的文本格式
(2)扫描透过率曲线（每扫完一条即存盘） a.选择正确光源（附有滤色片），模式：透过率 b.更换寄存器，扫描，保存 四实验内容
(1)确定绿色滤光片的峰值、峰值波长及半高宽，
(2)确定红/蓝/黄色滤光片的截止波长（禁带两侧第一个峰值的 40%强度处所对应波
长，如无峰，可不做）。 (3)测量水和玻璃的透过率曲线，了解其特点 五．实验结果（实验曲线图）
绿色滤光片
峰值： 0.839(83.9%)
半高宽：33nm
峰值波长：536nm 红光截止波长： 蓝光截止波长： 黄光截止波长： 基线及其玻璃透过率光强（cd）0.90.80.70.60.50.40.30.20.10透过率基线玻璃800波长（nm）
六 课后思考 A.光栅光谱仪的使用方法及注意事项
使用方法：1.开机前，检查光谱仪各个部分连线是否正确，保证准确无误。
2.打开电源，双击桌面快捷方式，启动系统操作程序。（选择光电倍增管为
接受单元，调节电压为350-400v).
3，打开各光源进行预热。
4.仪器的入射狭缝和出射狭缝为直狭缝，顺时针旋转为狭缝宽度加大，反
之减小，为延长使用寿命，狭缝宽度注意最大不超过2mm.
5.将光源或滤波片安置好后，使光对准入射狭缝，，在计算机上选择选择相
应的项目，如模式，扫描范围，步长等，点击单程即可开始扫描，扫描
完成可以用自动寻峰查找各波峰数值，也可点击当前寄存器进行相应操
6若要扫描透过率曲线，注意扫描完基线后要更改寄存器对其他滤波片
射出的光进行扫描。
注意事项：
1.注意仪器安全，装上光电倍增管后需要等待 5 分钟，方可加高压工作，实验过程中 严
禁取下倍增管。切勿在加有高压的状态下取出光电倍增管，否则极易损坏探测器。
2． 汞灯和溴钨灯使用时需要预热几分钟，使之达到正常工作状态。
3． 汞灯熄灭后，必须等其完全冷却后才能重新启动。 4． 实验结束后须先将光电倍增管高压降至 0V，然后关掉电源开关。 B.天和海是什么颜色的，为什么？
晴朗的天空是蓝色的―是大气分子和悬浮在大气中的微小粒子对太阳光散射的结果。由于介质的不均匀性，使得光偏离原来的传播方向而向四周散射开来，这就是介质对光的散射。因为散射光强度与波长四次方成反比，所以当太阳光通过大气时，波长较短的紫，蓝，青色最容易被散射，而波长较长的红，橙，黄散射得较弱，由于这种综合效应，天空呈现蓝色。
海水本身是无色透明的，我们看到的海洋的色彩是由海水的光学性质和海水中所含的悬浮物质，海水深度，云层特点及其他因素决定的。但是人们从肉眼看来绝大部分海水呈蓝色，有的由于海洋生物，化学物质等原因而呈现不同的颜色。
蓝色-大阳光又七种不同颜色波长的光组成，从红光到紫光，波长逐渐变短，长波的穿透能力最强，最容易被水分子吸收，短波的穿透能力最弱，容易发生反射和散射。海水对不同波长的光的吸收，反射和散射的程度不同。光波较长的红光，橙光，黄光射入海水后，随海洋深度的增加逐渐被吸收了。而波长较短的蓝光和紫光遇到叫纯净的海水分子时会发生强烈的散射和反射，于是人们所见到的海洋就呈现一片蓝色。近岸的海水因炫富物质增多，颗粒较大，对绿光吸收较弱，散射较强，所以多呈浅绿色或绿色。
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浅析汞灯的光谱(光源光谱实验报告)
浅析汞灯的光谱*** ****大学 &&学院***班 学号******摘要：我们实验室中常用的是高压汞灯，汞光低压汞光光谱和高压汞光光谱略有不同，本文重点介绍了低压汞灯和高压汞灯的几点区别。关键词：低压汞灯 高压汞灯 光源光谱 实验小结正文:很多光源发出的光是由多种不同颜色（波长）的光组成的。通过仪器我们可以将这些不同波长的光分开，形成“光谱”。气体原子的发光机理来源于电子在原子内部能级间的跃迁，固体发光还和固体的能带结构有关，所以对物质发光光谱的研究将有助于我们认识发光物质的微观性质。不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。现代光谱分析技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺少的手段。最早的光谱分光（色散）原件是三棱镜。1666年牛顿用三棱镜得知太阳的白光光谱是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫依次排列的光带组成的。光栅是另一种常用色散原件。1859年吉尔霍夫用平行光管、三棱镜及望远镜构成了最早的棱镜光谱仪、光栅光谱仪。从波动学的观点来看，光是一种电磁波。电磁波可以按其频率或波长排列成波谱，我们通常所说的光是指复色光，是由很多种波长不同的单色光组成的，它包含了从短波 射线到长波无线电波的一个广大的范围。人眼可以感受到的光（通常称可见光）只占其中很窄的一个谱带，通常认为波长（在真空中）,或者等价的表示为频率。在可见光范围内，随着波长从小到大，所引起的视觉颜色也逐渐从紫色转变到红色。一般我们研究的光学波段，除可见光外，还包括波长小于紫光的紫外线和波长大于红光的红外线，其波长范围大致从1nm~1mm。 在第一个实验“棱镜光谱和光栅光谱”的测量中，我们测量低压汞灯的光谱。我们可以看到视野中观察到的依次为淡紫色，明紫色，绿色，黄色，黄色的条纹。通过测量和查阅相关资料知道，标准波长分别为：404.7nm, 435.8nm,546.0nm,577.0nm,579.7。在第三个实验“光栅光谱仪测量光谱”中，我们看到汞光的可见光分布也是这五个波长。在书中所给出的数据中，低压汞灯产生的波长有一个491.9nm，无论是在分光计中还是在光栅光谱测量仪中都没有观察到这条谱线。我们使用的汞灯并非低压汞灯而是高压汞灯。通过查阅资料得知：实验室用的最多的气体放电光源是高压汞灯，它是重要的紫外光源。它在紫外、可见和红外都有辐射。即其光谱成分中包括长波紫外线、中波紫外线、可见光谱及近红外光谱。高压汞灯的功率从几十直至上万瓦，应用很广。对于照明用的高压汞灯，主要是增强可见光区4根汞线的强度(404nm、436nm、546nm 和577—579nm)。其总辐射能量中约有37％是可见光，其中一半以上集中在这4根汞的特征谱线上。故高压汞灯是光学实验及光谱分析比较理想的标准光源。由于高压汞灯有紫外辐射，因此不仅可用高压汞灯来照明，还可用于晒图、保健日光浴、化学合成、荧光分析、紫外探伤等。低压汞灯和钠光灯也属于气体放电光源。低压汞灯是利用低压汞蒸气放电时，可产生高效率的254nm辐射的灯。种类很多。各种低压汞灯的光谱能量输出都基本相同，灯的辐射能大部分集中在254nm。它是汞的最灵敏的共振幅射线。因此，它只能作紫外单色光源或用于灭菌、荧光分析上。低压汞灯应在额定电压下点燃使用。点燃时应配上符合要求的限流器。使用时须保持适当的通风或散热，否则会影响灯泡的正常使用。此外，工作人员应戴防护眼镜，以免烧伤眼睛。在特殊情况下可用低压汞灯来代替高压汞灯作有关实验，但是实验效果会比用高压汞灯时的效果差一些。原因就是它们的光谱范围有一些差别。它们的光谱能量分布如图所示。图中(a)和(b)分别是高压汞灯和低压汞灯的光谱能量分布。在高压汞灯的辐射中，可见光约占总辐射的37％ 。而低压汞灯在最佳条件下可见光才占总辐射的2％左右。通过对实验室中常用的各种光源的分析，不难发现在分光计的实验中是不能用其它几种光源来代替的。比如我们已经知道自炽灯产生的光谱是连续，这就不能满足实验中的谱线要求。虽然低压汞灯在性质上与高压汞业有相似性，但是低压汞灯的光色是偏向蓝、绿色，缺乏红色成分，而且显色指数也很低。所以也不能完全满足我们此实验的要求。同样钠灯的光谱中只以黄色为主。氦一氖激光器更是单色性极好的单色光。综合以上分析，由分光计实验的实验内容决定了光源只能使用高压汞灯，而不能用其它光源来代替。除了“分光计的调整与使用”实验中使用高压汞灯外，普通物理实验“用光电效应法测普朗克常数”也用到各色光谱，所以也使用高压汞灯。实验小结：在这一次的物理实验中，我不仅仅增加了对光源光谱的理解与了解，同时也增加了自己的动手能力与思考的能力。我们在高中的时候对光谱有一定的介绍，但是当时正是出于好奇。等到学习的更加深入一些之后，逐渐开始涉足一些比较本质性的东西。从光源光谱以上的图形中可以看出巩广的特征谱线的分布。随着科技的发展，我们研究的方式越来越多样化，手段越来越先进，同时精度越来越精准。我们应该多多增加自己对新式科技的了解。同时关注一些前沿的发展。好多问题我们应该深入思考，如果我们想的多了，学到的东西也会多一些。我们要时时刻刻保持一颗好奇心，对任何问题都有一种能够探索的态度，多问为什么。虽然这一片实验总结的东西多为自己搜集的资料的整理，但是通过整理与查找资料后，自己对这个问题的任职明显清晰了很多，在潜移默化中自己的能力就得到了提高。同时，理论和时间实现互结合的，我们不能放弃理论，但是仅仅依靠理论的推导是远远不够的，应该将理论应用到实践中去，而实验课就为我们提供了这样一个很好的的机会。我们在今后的学习中，仍然要注重知行合一，将理论与实践紧密结合，达到我们试验的最初目的，争取收获到最多。参考文献：[1] 苏小华 张加深.几种常见光源特性的研究[J].大学物理实验,2003(3).[2] 成正维 牛原.大学物理实验[M].北京：北京交通大学出版社.[3] 龚镇雄，何圣静.物理实验技术手册[M].上海辞书出版社.[4] 陈大华.高压汞灯原理特牲和应用[J].灯与照明，2002（10）.[5] 翟林华 征洋 姚关心等.单色仪的定标实验中汞光谱两条谱线的补充标定[J].物理实验，第21卷（11）.本文由()首发，转载请保留网址和出处！
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