[光栅单色仪实验报告]计算里德伯常量

　 光栅单色仪 实验报告

　实验人：宋易知 指导老师：白在桥

　实验日期：2015.6.8

　【实验目的】

　(1) 了解单色仪的结构原理，学会使用平面光栅单色仪。

　(2) 利用单色仪测量干涉滤光片的光谱透射率曲线。

　【实验仪器】

　WGD-5型光谱光栅仪，装有软件的电脑，溴钨灯，滤色片及汞灯等。

　【实验原理】

　1. 平面光栅单色仪的结构原理

　光学系统主要由以下三部分组成：

　 （1）入射准直部分 由入射狭缝S1和抛物凹面镜M1组成，用以产生适用于光栅衍射的平行光束。

　 （2）色散系统 平面光栅G构成色散系统，达到分光以后产生各种波长单色光的要求。

　 （3）出射聚焦系统 由抛物凹面反射镜M1、平面反射镜M2和狭缝S2组成。由光栅色散系统产生的单色光经由M1和M2反射作用后会聚至出射狭缝S2，产生窄光束的单色光。

　2.单色仪主机电路

　 仪器主机内主要是步进电动机信号发生器电路，用来控制步进电动机的转动。

　3.光电倍增管及测光仪

　广电倍增管是把微弱的输入光转换成电子，并使电子数获得倍增的电真空器件。当光信号强度发生变化时，阴极发射出的光电子数发生相应的变化，由于各倍增极因子基本保持常数，所以阳极电流亦随光信号的变化而变化。

　4.滤光片的透射率

　滤光片对不同波长的透射能力不一样。当波长为λ，光强I0(λ)的单色光垂入射在滤光片上时，透过滤光片的光强若为IT(λ)，我们定义其光谱透射率为

　T(λ)=

　若以白光为光源，出舍得单色光所产生的光电流i0λ与入射光光强I0(λ)、单色仪的光谱透射率

　i

　现将光谱投射仪为T(λ)的滤光片插入光路，放置在入射狭缝之前，在光电流变为：

　i

　所以：

　T

　【实验过程与数据处理】

　利用汞灯校准波长

　将范围选为350~600进行扫描，获得结果如图。寻峰发现共有9个能量高于50的峰，峰值对应波长如下

　对照发现相差小于1nm，无须校准。

　测量各色滤光片对不同波长的透射率

　（光的波长单位均为nm）

　先在无滤光片状态下测出基线。

　蓝色

　分析：蓝色滤光片能透过的光的波长主要集中在370~500，以及720~770和750~800。在可见光范围内主要是蓝色和青色，带有一些紫色，还有一点红色。

　青色

　分析：青色滤光片能透过的光范围较广，可以看到一直到波长550处都保持着不低的透过率，可见光处主要为紫色、蓝色、青色的叠加。

　红色

　分析：红色滤光片的透过范围主要为波长600以上。

　绿色

　分析：绿色滤光片的透过光的波长范围主要集中在500~600的绿色区域，以及红外区域，及少量370~390的紫光范围。

　利用汞灯探究狭缝宽度对测量结果的影响

　分析：选取波长为5789.7和5769.6的两处较强黄光进行分析。缝隙较窄时，明显有两个峰，但是能量较弱。随着缝隙变宽，能量增强，但两峰合在了一起，分辨率下降。