文档介绍：、了解光栅的分光原理及主要特性;.2、了解光栅光谱仪的工作原理;.3、掌握利用光栅光谱仪进行测量的...光栅光谱仪实验指导书doc讲义浙江大学光电信息工程中心目的了解分光原理主要特性工作原理掌握利用进行测量浙江大学光电信息工程实验中心一实验目的1、了解光栅的分光原理及主要特性;2、了解光栅光谱仪的工作原理;3、掌握利用光栅光谱仪进行测量的实验方法;二实验仪器1、低压***灯及电源:、、、、;2、透镜及固定调节架2个:(焦距f=45mm,口径38mm;焦距f=190mm,口径38mm);3、狭缝及固定调节架1个:0~2mm;4、光栅及固定调节架1个:光栅自制;5、USB接口摄像头及固定调节架1个;6、计算机及软件;三实验原理衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散器件,它的记录介质多采用光致抗蚀剂,一般用激光器作光源,可产生每毫米几千条对的空间频率的光栅,并且通过曝光和显影,直接得到浮雕型的正弦透射光栅。相邻刻线的间距d称为光栅常数,通常刻线密度为每毫米数百至数十万条,刻线方向与光谱仪狭缝平行。当平行光入射到一块平面衍射光栅时,让衍射光波经过一透镜,则在透镜焦平面上得到光栅的夫琅和弗衍射图象,见图一。如果光源是平行于光栅刻痕的狭缝光源发出的准单色光,则衍射花样是一些分立的亮线(亮条纹)。图一光栅衍射图亮纹位置满足如下条件——光栅方程式……(1)式中,d为光栅常数,d=a+b,在可见光范围内,d一般在1/1000~1/500mm之间。为第m级亮纹对应的衍射角,λ为入射光波长,i为入射平行光对光栅面的入射角,m为多缝干涉主极大级数。入射光处于光栅面法线同侧的亮条纹时上式中取正号;异侧时取负号。光栅上的每一条缝的单缝衍射在θ方向上P点产生一个光振动,N条缝在P点产生的N个光振动的振幅相同,他们的相干叠加决定了P点的光强,光栅衍射是单缝衍射和多缝干涉的总效果。亮纹(主极大)中心位置满足光栅方程中m=0,(θ=0)时,dsinθ=0为中央明纹中心。        其他亮纹(主极大)中心位置:        满足多缝干涉的光栅方程:  (2)不满足单缝衍射暗纹条件:(3)m’为单缝衍射暗纹级数。      (2、3)式要同时满足,才会出现主极大       暗条纹位置:(4)(5)        (4、5)式只需满足一个便是暗纹。,除零级外各波长的衍射亮线分开,各色同级亮级分开的程度用光栅的色散来表示。定义:角色散(弧度/埃);当小时,。线色散(毫米/埃)。可见光栅的色散与光波长无关,它仅决定于光栅常数d和被考察亮线的级次m,色散是作为分光元件的衍射光栅的重要特性参数。根据光栅方程,只要测得某光波第m级亮级的衍射角,并已知光栅常数d和入射角i,则可求得该光波波长。同时,如果测得各色光第m级亮线的衍射角θ,则可算得各色光的波长差,求得第m级亮线的角色散。为会聚透镜的焦距。,即:式中m是光谱级次,N是光栅的总刻痕数。,不发生越级的最大光谱范围称为光栅的自由光谱范围,表示为可以看出,光栅的色分辩本领正比于