4.2色散光譜儀的基本性能參數(shù)1．色散本領(lǐng)角色散：Dθ=dθ/dλ線色散：Dl=d

l/dλ=Dθf

2i1’i2’di’

1

2θ1

θ2

dθ

1Dl

Dθ—表示波長差為單位波長的兩同級主極大分開的角距離?！?光譜儀器分類和基本性能4.1光譜儀器分類4.2色散光譜儀的基本性能參數(shù)1．色散本領(lǐng)角色散：Dθ=12．色分辨本領(lǐng)

+

d

λmin:在λ附近,可分辨的最小波長差色分辨本領(lǐng)：A=λ/

λminA表征儀器對不同波長譜線的分辨能力。2．色分辨本領(lǐng)+dλmin:在λ附23．自由光譜區(qū)定義：入射光波長在λ~λ+Δλ連續(xù)波段內(nèi)產(chǎn)生的m級光譜不發(fā)生越級重疊,對應(yīng)的Δλ叫做自由光譜區(qū).據(jù)定義有：

Δλ=λ/m

λ:入射波長的下限，

λ:不產(chǎn)生越級重疊的最大入射波長范圍越級重疊時（m+1)λ=m(λ+Δλ）

=03．自由光譜區(qū)定義：入射光波長在λ~λ+Δλ連續(xù)波據(jù)3狹縫準直系統(tǒng)棱鏡暗盒棱鏡臺旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機構(gòu)成像系統(tǒng)成像調(diào)焦機構(gòu)CCD光強分布測量儀反光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪看譜窗光源（自配）§5棱鏡、光柵和F-P干涉儀的分光性能5．1棱鏡光譜儀狹縫準直系統(tǒng)棱鏡暗盒棱鏡臺旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機構(gòu)成像系統(tǒng)成像調(diào)焦機構(gòu)C45．2光柵光譜儀5．2光柵光譜儀5光柵光譜儀的性能參數(shù)，從不同角度表征了一個光柵的分光能力。色散本領(lǐng)：表征光柵將不同波長的同級主極大在空間分開的程度。5．2光柵光譜儀1．色散本領(lǐng)

色散：復(fù)色光經(jīng)光柵后，不同波長的同一級譜線出現(xiàn)在不同的方位上。光柵光譜儀的性能參數(shù)，從不同角度表征了一個光6角色散：Dθ=dθ/dλ

Dθ—表示波長差為單位波長的兩同級主極大分開的角距離線色散：Dl=d

l/dλ

Dl—表示波長差為單位波長的兩同級主極大在接收屏上的線距離。

2i1’i2’di’

1

2θ1

θ2

dθ

1Dl

角色散：Dθ=dθ/dλ線色散：Dl=dl/7

Dθ=d

θ/dλ=m/dcosθ

角色散：可見：當θ較小時，（cosθm≈1）

1）Dθ主要由d，m決定，與N無關(guān)。2）d

θ/dλ=m/d，θ～λ線性變化

光譜為勻排光譜。3）m=0時無色散，m↑→Dθ↑。4）d↓→Dθ↑。（d一般10-2～10-3mm）Dθ=dθ/dλ=m/dcosθ角色8線色散：當θ較小時的線色散Dl=dl/dλ≈f’Dθ=mf’/dcosθm

2θ1

θ2

dθ

1Dl

線色散：當θ較小時的線色散Dl=dl/dλ92．色分辨本領(lǐng)

d

<d

=d

>d

可分辨恰可分辨不可分辨其中：d

：λ1，λ2兩同級譜線的角距離瑞利判據(jù)：

：譜線的半角寬度

+

d

2．色分辨本領(lǐng)d<d10A=λ/

λmin=mN=Ndsinθ/λ所以有：當d

=

時有對應(yīng)的

λmin求A=λ/

λ

min的表達式A=λ/λmin=mN=Ndsinθ/11討論：A=λ/

λ=mN=Ndsinθ/λ∵m↑→Dθ↑，兩譜線中心分得越開N↑→

↓，譜線越細銳?！鄊↑，N↑→A↑。

問題：1．是否可無限增大m，而得到大A呢？受單縫衍射限制，受自由光譜區(qū)限制.2．有效光柵縫數(shù)問題。討論：A=λ/λ=mN=Ndsinθ/λ∵12例：若光柵1200/mm光柵長L=5cm則N=6×104

m=1

時A=6×104

若取λ=600nm則

λ=0．01nm例：若光柵1200/mm133．自由光譜區(qū)據(jù)定義有（m+1)λ=m（λ+Δλ）

Δλ=λ/m=λ2/dsinθ其中：

為入射波長的下限。

——不產(chǎn)生越級重疊的最大入射波長范圍3．自由光譜區(qū)據(jù)定義有（m+1)λ=m（λ+Δλ）Δλ145.3法布里-珀羅干涉儀1．色散本領(lǐng)2nhcos

=m

---第m級亮環(huán)對透鏡中心的張角.2nhcos

1=m

12nhcos

2=m

2

1

2

1

2

d

Dθ=dθ/dλ

5.3法布里-珀羅干涉儀1．色散本領(lǐng)2nhcos15求D

的表達式由2nhcos

=m

有-2nhsin

d

=md

求D的表達式由2nhcos=m16討論:（1）“-”號表示d

↑→d

↓。（2）D∝1/tg

，

↓→tg

↓→m↑→

D↑。圓環(huán)中心

≈0，D→∞。

（3）D∝1/

，

↓→D↑。

同級條紋短波段比長波段的光角色散大討論:17入射光波長在λ課件18例5：設(shè)計一個平面透射光柵。當用白光垂直照射時，能在300衍射角方向上觀察到600nm的第二級譜線，并能在該處分辨Δλ=0.005nm的兩條譜線，可是在300衍射角方向上卻測不到400nm的第三級譜線。例5：設(shè)計一個平面透射光柵。當用白光垂直照射時，能在300衍19解：設(shè)光柵透光部分寬度為a，不透光部分寬度為b，總刻線寬度為H。①確定a=？，b=？。對λ=600nm的光波

Δ=（

a+b

）sin30o=2×600nm（

a+b

）=2400nm對λ=400nm的光波Δ=（

a+b

）sin30o=3×400nm（缺級）asin30o=n×400nm（d/a=3/n）已知：解：設(shè)光柵透光部分寬度為a，不透光部①確定a=？，b=20∵（

a+b

）=2400nm；d/a=3/nn=1a=800nm，b=1600nm；n=2a=1600nm，b=800nm；∴取a=800nm，b=1600nm，d=2400nm②確定H=Nd=？據(jù)條件λ=600nm,m=2時,Δλ=0.005nm要求：A=λ/

λ=1.2×105則A=mN=2×H/d=1.2×105

∴有H≥144mm，取H=150mm?！撸╝+b）=2400nm；d/a=3/n②21平面透射光柵，不透光部分為透光部分的兩倍，光柵每厘米長度內(nèi)刻線250條，光柵長為4cm。包含有兩種波長的光垂直入射到光柵上(λ1=600nm，λ2=600.5nm)，用焦距為1m的透鏡將衍射光聚焦在屏上。求：在的單縫衍射中央極大區(qū)內(nèi)將出現(xiàn)幾條干涉條紋？例6：平面透射光柵，不透光部分為透光部分的兩倍，光22sinθ

-2級-1級01級2級I/I0

解：已知b=2a，則d=a+b=3a

λ1/dλ2/dλ1/aλ2/a··∵兩種光波入射,∴屏上出現(xiàn)兩組衍射條紋.sinθ-2級-1級01級23據(jù)缺級條件:m=m’d/a=3m’即:干涉主極大的±3,±6,±9…級缺級?！鶎Ζ?、λ2兩光波均如此。在λ1的中央主極大內(nèi)：對λ2有（2m-1）=5條譜線對λ1有（2m-1）=5條譜線屏上可看出多少條譜線？據(jù)缺級條件:m=m’d/a=3m’※對λ1、λ2兩24考慮光柵的分辨本領(lǐng)光柵的分辨本領(lǐng)A=mN∵N=4×250=1000，∴A=1000m要求A=λ/

λ=600/0.5=1200對m=0，A=0m=1，A=1000<1200m=2，A=2000>1200∴中央亮區(qū)內(nèi)出現(xiàn)七條主極強譜線。（不可分辨）（可分辨）（不可分辨）考慮光柵的分辨本領(lǐng)光柵的分辨本領(lǐng)A=mN∵N=4×25