光栅单色仪的调整与应用
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1、科学素养
17世纪60年代,牛顿用三棱镜分光,研究光的折射及白光的特性,得出白光是由各种颜色的光组成的,部分在彩虹和光谱中可以看到。牛顿用“光谱”来描述他所观察到的现象,奠定了光谱学研究的基础。光谱仪是测量光谱的仪器。早在1814年,夫琅禾费用一条狭缝和一台望远镜组合的光谱仪,他用这台光谱仪去观测太阳的光谱,观察分析了太阳光谱中的多条暗线——夫琅禾费暗线。早期的光谱仪采用棱镜分光,工作区间受到棱镜材料的限制,且光谱非均匀分布。1882年,罗兰发明了凹面光栅,解决了棱镜光谱仪所遇到的困难。光栅制备技术的发展促进了光栅光谱仪的发展。光谱测量不仅在物理学的发展中起到重要的作用。上世纪20年代光谱技术用于工业领域,促进了光谱技术及光谱仪的快速发展。科学研究、技术开发及工业应用总是相辅相成。随着光栅制备及光谱探测技术的发展,光栅单色仪探测技术的改进,目前光谱仪已经是工业检测和多个领域的科学研究的重要一起之一。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
光栅光谱仪的原理及使用操作。
- 学习光栅学基础知识;光的色散现象和光学色散元件。
- 学习光栅光谱仪的原理和构成。
- 学习光栅光谱仪的基本操作和在光谱测量中的典型应用方式。
b)提升内容
了解不同色散元件(棱镜、光栅)的分光原理和特性。
光栅光谱仪各组件的调节。
对光栅光谱仪用汞灯546.1nm谱线进行标定。
改变入射光源的角度、入射、出射狭缝的宽度、光探测器的参量(入光电倍增管的高压)及光谱测量范围,在不同条件下测量的汞灯光源的光谱,定性分析相关参量对光谱分辨率的影响。
c)进阶内容
对样品滤光片(红、绿、蓝、黄色玻璃)进行透过率光谱特性测量。
吸收光谱测量应用中光源的选择,测量方案对光源光谱特性的要求,光源稳定性对测量方案的要求。
用数据分析工具对测量数据进行处理分析,找到单色玻璃的最大透过率、截止波长和双色组合玻璃的最大透过率、中心波长、带宽。
通过滤波片的组合,测量透过率曲线,学习光谱选择原理与方法,获得所需要的光谱.
测量浓度不同液体(墨水)的吸收光谱,学习定量测量溶液浓度的方法,了解光谱仪在化学、生物及环境监测等领域的应用。
d)高阶内容
测量氢灯特征光谱巴尔末线系四条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ的波长。
研究光栅光谱仪的测量精度影响因素以及其构成的测量系统的误差构成来源。
学习误差校准理论,用氦、氖、氮灯的特征光谱标准谱线校准氢光谱波长测量结果。
3、能力培养
光谱仪的原理和调节使用。
误差分析和校准、数据分析软件的使用。
了解光谱仪研究物质性质的思路及在各个领域的应用。
4、知识点
光谱知识、光色散元件原理、测量仪器的标定
光源的要求和特性、滤光片、吸收光谱
测量仪器的系统误差和校准、原子特征光谱
角色散、线色散、光谱分辨率、光探测器
5、学科关联
材料、化学、计算机、数学、生物、环境监测等
6、延伸实验
讨论区
欢迎大家留言讨论! — 乐永康 2019/12/05 13:01