• 光谱仪的基本特性
1 线色散: l
l
:表示在 附近,单位波长间隔内的两光线在
谱面上的距离。
由右图知 dl f2 • d
d sin d
d 称为角色散。
d
2.分辨本领:仪器或人眼对两个非常靠近的物体刚 能加以识别的能力。
在无像差的情况下,光充满整个棱镜时,
t dn d
dn 为棱镜色散率 dt 为三棱镜底边长
⑴减小两缝的宽度 ⑵增大单色仪的线色散
➢ 注:在缝宽一定的情况下,单色仪在长波区出射光
的光谱宽度大于短波区的光谱宽度。
§4-3 棱镜单色仪的定标
• 可见光的定标:
1.光源的调整——对光 2.单色仪色散曲线的标定:
将出射缝S2开得尽可能小,当人眼恰能看到一 线光时,放入读数显微镜,使十字叉的竖线和缝中心 重合(调整好以后,读数显微镜不能动);转动鼓轮使 汞的光谱线分别通过竖线,记录每一波长及相应波 长所对应的鼓轮读数;最后作鼓轮读数T0和波长λ 的变化曲线,即为波长定标曲线
光栅常数（a+b)越小，即单位长度内的狭缝（刻 痕）数目越多，角色散越大。级次高的光谱，色散 也大。 2.分辨本领R R j N
Hale Waihona Puke 单位长度内,光栅的狭缝数目越多,即N越大,各极大 值越细锐,使得靠得很近的同一级两光谱线更容易 分辨。
§4-5光谱仪入射缝的照明系统
• 狭缝照明时应满足的条件:
1.让需要的那部分光线进入光谱仪 2.进入光谱仪的光线要刚好充满棱镜或光栅 3.要均匀的照亮入射缝的全部面积 4.狭缝的像要求照度均匀 5.照明系统的像差要减小到最低限度
• 红外、紫外辐射区的定标:
将人眼观察光的地方改装成对红外或紫外敏感 的光电转换器,进行放大后接上电流表,观察指针的 变化。 对红外灵敏的光电探测器：光导管 对紫外灵敏的光电探测器：石英棱镜光电倍增管 ➢ 注:转动鼓轮时必须向同一个方向转,如若是由红 外光区→紫外光区就不能倒转紫外光区→红外光区
§4-4 光栅单色仪
为两条谱线的波长差
3.聚光本领:它是描述物镜聚集光通量能力的物理 量,用像面照度E来表示。
E L( D )2
4 f2
L为狭缝处宽度
为光谱系统透射比。
D 为照度透镜的相对孔径。
f2
４.单色仪出射光的光谱宽度
d dl
d
dl
(a1
a2 )
为线色散率倒数 a1 为入射缝宽度
a2 为出射缝宽度
减小单色仪入射光的光谱宽度的方法:
• 概述:
1.光栅定义:它是由大量的等宽等间距的平行狭缝 的平面玻璃或金属组成的光学系统。
2.优点:不受波长限制,整个光谱区都能用；角色散 大；角色散几乎与波长无关(测波长更方便） 分辨本领大。
3.缺点:光谱级次重叠,光谱波长范围不宽;存在假 线。
• 光栅基本特性:
1.角色散: d
j
d (a b) cos
§4-2棱镜单色仪的结构和基 本性质
• 棱镜单色仪的结构和光路:
1.构造(图见下页)： 入射光准直系统(第一准直系统):S1 、M1组成 色散系统:M起将M1射来的平行光反射到P上的作用 出射光系统(第二准直系统):M2、S2组成 2.光路:光从S1 M1 反射成 平行光M 反射 P 色散 M2 反射并聚焦，其中最小偏向角的单色光束射到S2
• 光谱仪入射缝照明的几种方法:
1.光源直线照明入射缝:
优点：使缝能得到均匀的照明。
2.透镜照明:
优点：通过透镜的会聚作用，增加入射缝的亮 度，即增加进入光谱仪的光通量，使出射缝出射的 光谱线的强度增加。
3.球面镜反向照明 优点：无色差。
结束语
谢谢大家!
min
(i1 i1' ) (i2 i2' )
i1' i2 i1 i2'
由理论证明，当在棱镜内的折射线平行棱镜底边或 i1 时 i偏2' 向角达到最小值min 2i1
• 棱镜的折射率
当偏向角最小时，
i1
根据折射定律:
min 2
n Sini1 Sini1'
Sin min
2
Sin
2
i1'
i2
2
波长相同的各条出射光谱线之间是相互平行的，而
波长不同的各条光谱线之间是不平行的。
• 棱镜的色散：
1.色散现象：由复合光分解成单色光而形成光谱的 现象。由此可以制成单色仪，由单色 仪的分光作用可以测得光源的光谱功 率分布。
2.产生色散的原因：白光是一种波长不同的复合 光，同一介质对于不同颜色的 光折射率不同。
第四章单色仪和摄谱仪
• §4-1棱镜的折射和色散 • §4-2棱镜单色仪的结构和基本性质 • §4-3棱镜单色仪的定标 • §4-4光栅单色仪 • §4-5光谱仪入射缝的照明系统
§4-1棱镜的折射和色散
• 偏向角 （如图所示）：
通过棱镜的光线的进行方向相对于原来方向发生的 偏折。
•
最小偏向角:
由图有：