光栅光谱仪的使用学 号 2024212822 学生 家梁 专业名称 应用物理学（通信基础科学） 所在系（院） 理学院 2024 年 3 月 14 日光栅光谱仪的使用家梁1 实验目的1.了解光栅光谱仪的工作原理。 2.学会使用光栅光谱仪。2 实验原理1. 光栅光谱仪光栅光谱仪结构如图所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。入射狭缝和出射狭缝分别在两个球面镜的焦平面上，因此入射狭缝的光经过球面镜后成为平行光入射到光栅上衍射光经后球面镜后聚焦在出射狭缝上。光栅可在步进电机控制下旋转，从而改变入射角度和 终聚焦到出射狭缝处光线的波长。控制入射光源的波长围，确保衍射光无级次重叠，可通过控制光栅的角度唯一确定出射光的波长。光谱仪的光探测器可以有光电管、光电倍增管、硅光电管、热释电器件和 CCCD 等多种，经过光栅衍射后，到达出射狭缝的光强一般都比较弱，因此本仪器采纳光电倍增管和 CCD 来接收出射光。 2.光探测器光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统与阳极组成，并且通过高压电源与一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”) ──阳极之间建立一个电位分布。光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于 1，电子数得到倍增。以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出。CCD 是电荷耦合器件的简称，是一种金属—氧化物—半导体结构的新型器件，在电路中常作为信号处理单元。对光敏感的 CCD 常用作图象传感和光学测量。由于 CCD 能同时探测一定波长围的所有谱线，因此在新型的光谱仪中得到广泛的应用。3. 闪耀光栅在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（Φ=90°）光栅衍射的一般特性。当入射角 Φ=90°时，衍射强度公式为光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝衍射因子共同决定，只不过此时 当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角 θ 取＋号，异侧时取－号。单缝衍射中央主极大的条件是 u=0，即 sinΦ=-sinθ 或 Φ=θ。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足 v＝0，即 0 级干涉大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射 0 级大位置是重合的（图 9.1a），光栅衍射强度大的峰是个波...
