单色仪的调整和使用PB05210153蒋琪实验目的了解光栅单色仪的原理、结构和使用方法，通过测量钨灯、钠灯和汞灯的光谱了解单色仪的特点。实验原理一、光栅单色仪的结构和原理光栅单色仪由三部分组成：1、光源和照明系统，2、分光系统，3、接受系统。单色仪的光源有：火焰（燃烧气体：乙炔、甲烷、氢气）、电火花、电弧（电火花发生器）、激光、高低压气体灯（钠灯、汞灯等）、星体、太阳等。PMTM2GM1S1：入射狭缝S2：出射狭缝M1：离轴抛物镜G：闪耀光栅M2：反光镜PMT：光电倍增管S2图2光栅单色仪的分光系统S1光栅单色仪的分光系统如图2所示，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M1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。分光系统中的光栅是闪耀光栅，以磨光的金属板或镀上金属膜的玻璃板为坯子，用劈形钻石尖刀在其上面刻画出一系列锯齿状的槽面形成光栅，由于光栅的机械加工要求很高，所以一般使用的光栅是该光栅复制的光栅，它可以将单缝衍射因子的中央主极大移至多缝干涉因子的较高级位置上去。因为多缝干涉图3闪耀光栅的工作原理n-bN入射光bd衍射光-因子的高级项（零级无色散）是有色散的，而单缝衍射因子的中央主极大即几何光学的方向集中了光的大部分能量，这个方向就是闪耀光栅的闪耀方向，使用闪耀光栅可以大大提高光栅的衍射效率，从而提高了测量的信噪比。当入射光与光栅面的法线N的方向的夹角为（见图3）时，光栅的闪耀角为b（光栅面和光栅刻槽面的夹角，因此也是刻槽面法线和光栅面法线N和n之间的夹角）。取一级衍射项时，对于入射角为，而衍射角为时，光栅方程式为：d(sin＋sin)=因此当光栅位于某一个角度时（、一定），波长与d成正比，角度的符号规定由法线方向向光线方向旋转顺时针为正，逆时针为负。几何光学的方向为闪耀方向，所以可以算出不同入射角时的闪耀波长，由于几何光学方向为入射角等于反射角的方向，即，φ−θb=−θ−(−θb)，所以有，θ=2θb−φ，光栅方程式改为，d(sinφ+sin(2θb−φ))=λW0a/an图4狭缝宽度与光谱宽度的关系曲线a/an图5狭缝宽度与光谱分辨率及光谱强度的关系曲线RI121本次实验所用光栅，为每毫米1200条刻痕，一级光谱范围为380nm—1000nm,刻划尺寸为6464mm2。当光栅面与入射平行光...
