大綱單色儀的用途光譜學發展史單色儀的結構和原理閃爍光柵的工作原理單色儀的入射和出射狹縫單色儀的用途從復色光源中提取單色光測量復色光源的光譜：探討目的—物質的輻射特性，光與物質的相互作用，物質的結構（原子分子能級結構），遙遠星體的溫度、質量、運動速度和方向。應用范圍—采礦、冶金、石油、燃化、機器制造、紡織、農業、食品、生物、醫學、天體與空間物理（衛星觀測）等等。光譜學發展史1、形成階段：1666年牛頓在探討三棱鏡時發覺將太陽光通過三棱鏡太陽光分解為七色光。1814年夫瑯和費設計了包括狹縫、棱鏡和視窗的光學系統并發覺了太陽光譜中的吸取譜線（夫瑯和費譜線）。2、探討室和應用階段：1860年克?；舴蚝捅旧鸀樘接懡饘俟庾V設計成較完善的現代光譜儀—光譜學誕生。由于棱鏡光譜是非線性的，人們起先探討光柵光譜儀。光柵與棱鏡相比棱鏡的工作光譜區受到材料的限制（光的波長小于120nm，大于50m時不能用)光柵的角色散率與波長無關，棱鏡的角色散率與波長有關。棱鏡的尺寸越大辨別率越高，但制造越困難，同樣辨別率的光柵重量輕，制造簡潔。光柵存在光譜重疊問題而棱鏡沒有。光柵存在鬼線（由于刻劃誤差造成）而棱鏡沒有。優點缺點單色儀的結構和原理S1：入射狹縫S2/S3：出射狹縫M1：反射鏡G：閃爍光柵M2：準光鏡M3：物鏡PMT：光電倍增管三部分—光源和照明系統、分光系統和接收系統PMT單色儀的照明系統光源：火焰（燃燒氣體：乙炔、甲烷、氫氣）電火花、電?。娀鸹òl生器）、激光、凹凸壓氣體燈（鈉燈、汞燈等）、星體、太陽單色儀的接收系統—光電倍增管光電倍增管的工作原理和運用留意事項利用光電子放射效應和二次電子放射效應制成的光電器件。光電倍增管是電流放大元件，具有很高的電流增益，因而最適合于微弱信號的檢測。優點是靈敏度高、穩定性好、響應速度快和噪音低。缺點是結構困難、工作電壓高、體積大。運用光電倍增管應當了解它的特性，如它的頻率特性、時間特性、暗電流和噪聲特性，還有穩定性及對環境的要求等。留意事項：（1）負高壓350伏（光電倍增管加的電壓為負高壓），先開電源再開高壓（關時確定要相反）。（2）一般在半小時后陽極電流達到穩定（暗電流）。（3）輸入光信號不行過強，光陰極面不行干脆暴露在光照下（特殊是在加了電壓的狀況下，否則將燒毀光電倍增管）。（4）為了盡可能降低噪聲在不運用光電倍增管的時候要攔住入射光。單色儀的分光系統—矩形光柵

入射光垂直矩形光柵時衍射光強的分布公式：

a為光柵透光部分的寬度，N為光柵的總周期數d為光柵的周期，為衍射角單縫衍射因子干涉因子單色光的光柵光強分布的曲線透光縫寬:a=0.01mm光柵周期:d=0.02mm光柵的總條數:N=4透光縫寬:a=0.01mm光柵周期:d=0.03mm光柵的總條數:N=100光柵方程式d為光柵周期，為入射角，為衍射角，m為衍射級次，為光的波長。描述各個干涉因子主極大的位置光柵的色散原理辨別本事譜線的半角寬度光柵的角色散本事光柵的光譜辨別本事理論辨別本事計算實例：m=1,N=64mm1200/mm=76800閃爍光柵的原理-nNbn為刻槽面法線方向N為光柵面法線方向為光線的入射角為光線的衍射角

b

光柵的閃耀角-b

角度的符號規定（順時針為正）入射角與閃爍波長的關系幾何光學的方向能量最大：m=1一級閃爍波長為5o，10o,30o587，600.5，606.3(nm)d=1/1200mm光強曲線單色儀狹縫寬度的探討1、設照明狹縫的光是完全非相干的（即每一點為獨立的點光源）。2、設狹縫為無限細，由衍射理論可知譜線的半寬度為：3、當狹縫a漸漸變寬時的變更如下圖所示：

a/anw0狹縫的最佳寬度狹縫寬度與辨別率、譜線強度的關系由上圖可見縫寬過大時實際辨別率下降，縫寬過小時出射狹縫上得到光強太小，取a=an最好。a/anRI1單色儀實際辨別率的測量波峰波的半高寬度辨別率濾色片濾色片是一種濾光器件，投射到濾色片上的光波有的被吸取，有的透過，有的被反射。濾色片對某一波長的光的相對透射率定義為：。濾色片的透射率曲線，即曲線，是濾色片對某一波長的相對透射率與波長對應的曲線。試驗內容測量綠、紅、藍、黃、品和青色濾光片的透過率曲線。確定綠色濾光片的峰值、峰值波長及半高寬。確定紅、藍、黃、品和青色濾光片的截止波長（通帶第一個峰值的40%強度處所對應波長）。依據藍、黃、品和青色濾光片的光譜特性，選用兩種顏色濾波片的組合分別設計512nm和536nm窄帶濾波片（峰值盡量窄和高），并測量透過率曲線。數據處理依據所記錄的試驗數據，用Excel或者Origin畫出試驗曲線（汞燈譜線要標出相對應的波長，各種濾光片的透過率曲線都畫在同一幅圖內，并用顏色和線型區分）。描述各濾光片的特性。探討兩個重疊濾色片的透過率與它們各自透過率的關系。留意事項留意儀器平安，裝上光電倍增管后須要等待5分鐘，方可加高壓工作，試驗