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光栅光谱仪的设计

  1. 本实验要求学生进一步了解光栅光谱仪内部光学结构,能够自主设计和搭建光栅光谱仪。
  2. 掌握光学设计软件Zemax,并用其设计光栅光谱仪。
  3. 优化各个光学元器件参数,设计出性能更优的光栅光谱仪。
  4. 培养自主搭建光学系统的能力。

关于原理

  1. 光栅的分光原理。
  2. 闪耀光栅方程的推导。
  3. Zemax虚拟仿真原理。
  4. 什么是光谱的分辨率?
  5. 如何提高光谱分辨率?

关于实验

  1. 如何判断光学系统准直?
  2. 实验中所用的凹面镜、光栅和CCD的作用?
  3. 光学元器件的位置和角度对光谱分辨率有何影响?
  4. 什么是像差?
  1. 如何将Zemax虚拟仿真的结果精确的应用到实际光谱仪搭建中?
  2. 光学元器件的哪些参数对光谱分辨率影响最大?

组装光栅光谱仪所需光学元件:凸透镜、可调宽度狭缝、球面反射镜(2个)、平面反射镜、GR25-0305型光栅( 闪耀角为4° 18',闪耀波长为500nm,300l/mm,25x25mm )、CCD探测器。

实验内容

  1. 用光学设计软件Zemax设计各个光学元器件(可参考Zemax入门 和文档《Zemax模拟光栅光谱仪》)。
  2. 将设计好的光学元器件组成一个完整的虚拟光栅光谱仪,并优化各个元器件的位置和角度以提高光谱仪的分辨率,要求该虚拟光栅光谱仪在可见光范围内(400nm-700nm)的分辨率为1nm以下。
  3. 根据已完成的虚拟光栅光谱仪相关参数,如位置、角度等搭建实际光谱仪,要求光谱仪能够分辨汞灯的双黄线。
  4. 优化各个光学元器件参数,进一步调高光谱仪的分辨率。
  5. 研究光学元器件各参数对光谱仪分辨率的影响。
  1. 如何验证Zemax设计出来的光栅光谱仪对应于实际搭建出来的光栅光谱仪是最优化的结果?
  1. 不要用手触摸到光学元器件表面。
  2. 需要将光谱测量软件中的积分时间设置为1s,避免造成CCD测量超量程。
  3. 测量光谱时需要处于黑暗环境下,避免造成CCD测量超量程。

Zemax18.9版本下载https://space.dingtalk.com/s/gwHOA18plgLOI-gL4wPaACA5YWRkNWUwYTE2YmE0MDZhYjNlYzAzYTNkOTQ3M2UyMw 密码: vF8G(有效期至2022年2月22日)

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  • 最后更改: 2022/05/13 19:42
  • 由 cenyan