CCD光栅光谱仪与光谱分析1402.pdf

CCD 光栅光谱仪与光谱分析 1. 实验目的 （1）了解光栅光谱仪的工作原理； （2 ）了解线阵CCD 在光谱测量中的应用； （3 ）学习一种光谱分析的方法。 2. 实验原理 光谱分析是研究原子和分子结构的重要手段，现有关于原子结构的知识，大部分来自对 各种原子的光谱研究。通过光谱研究，可以得到所研究物质中所含元素的组分和原子内部的 能级结构及相互作用等方面的信息。在光谱分析中，用于分光的光谱仪器和检测光的光探测 器对分析结构有决定性作用。 （1）光栅光谱仪的工作原理 光栅光谱仪结构见图 1。入射光经狭缝S1 通过M 1 成平行光后入射到光栅G，衍射光经 成像物镜M 会聚于出口狭缝S 、S 和光探 2 2 3 测器单元上，光栅光谱仪的色散元件为光 栅。 光栅方程为 d (sin i  sin ) = m （1） d 为光栅常数，i 为入射角， 为衍射角。 在讨论光栅分辨率问题时，为简单起见，常 设入射光为垂直光栅入射，即入射角 i=0， 此时单缝宽度为 a 的衍射光程差为asin， 2a 图1 光栅光谱仪 相位差  sin ，间距为d 的相邻二缝 1  2d 的衍射光程差为dsin，相位差为  sin  ；令 2    a   1  sin   2   （2 ）  d  2   2   sin   由N 条光栅刻线得到衍射光强为 sin2 sin N 2 I I 0    （3 ）       sin  I0 为入射光强，由此式可分析光谱仪的主要性能。 ① 光栅的角色散D 和线色散Dl 实验中关心的问题是对于一定波长差 的