CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀實(shí)驗(yàn)論Word版

1/21普通物理實(shí)驗(yàn)C課程論文題目CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀實(shí)驗(yàn)研究學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專(zhuān)業(yè)物理學(xué)（師范）年級(jí)級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師論文成績(jī)__________________答辯成績(jī)__________________2013年目錄TOC\o"1-1"\h\z\u摘要： 3引言 4一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng) 5二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5三、實(shí)驗(yàn)原理 5四、實(shí)驗(yàn)裝置介紹及示意圖 7六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 12七、誤差來(lái)源分析 16參考文獻(xiàn)： 16致謝： 17CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀實(shí)驗(yàn)研究物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶400715摘要：光譜學(xué)研究的是各物質(zhì)的光譜的產(chǎn)生及其同物質(zhì)之間的相互作用。光譜是電磁波輻射按照波長(zhǎng)的有序排列，通過(guò)光譜的研究，人們可以得到原子、分子等的能級(jí)結(jié)構(gòu)、電子組態(tài)、化學(xué)鍵的性質(zhì)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等多方面物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，在化學(xué)分析中也提供了重要的定性與定量的分析方法。發(fā)射光譜可以分為三種不同類(lèi)別的光譜：線(xiàn)狀光譜、帶狀光譜、連續(xù)光譜。線(xiàn)狀光譜主要產(chǎn)生于原子，帶狀光譜主要產(chǎn)生于分子，連續(xù)光譜則主要產(chǎn)生于白熾的固體或氣體放電。隨著科技的進(jìn)步，當(dāng)今先進(jìn)的光譜實(shí)驗(yàn)室已不再使用照相干版法獲得光譜圖形，所使用的都是以CCD器件為核心構(gòu)成的各種光學(xué)測(cè)量?jī)x器。PSP05型CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀測(cè)量系統(tǒng)采用線(xiàn)陣CCD器件接收光譜圖形和光強(qiáng)分布，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過(guò)直觀(guān)的方式得到我們需要的結(jié)果。關(guān)鍵詞：CCD、攝譜儀、光譜、波長(zhǎng)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)引言隨著科技的進(jìn)步，當(dāng)今先進(jìn)的光譜實(shí)驗(yàn)室已不再使用照相干版法獲得光譜圖形，所使用的都是以CCD器件為核心構(gòu)成的各種光學(xué)測(cè)量?jī)x器。光譜學(xué)研究的是各物質(zhì)的光譜的產(chǎn)生及其同物質(zhì)之間的相互作用。光譜是電磁波輻射按照波長(zhǎng)的有序排列，通過(guò)光譜的研究，人們可以得到原子、分子等的能級(jí)結(jié)構(gòu)、電子組態(tài)、化學(xué)鍵的性質(zhì)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等多方面物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，在化學(xué)分析中也提供了重要的定性與定量的分析方法。PSP05型CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀測(cè)量系統(tǒng)采用線(xiàn)陣CCD器件接收光譜圖形和光強(qiáng)分布，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過(guò)直觀(guān)的方式得到我們需要的結(jié)果。與其他產(chǎn)品相比，PSP05型攝譜儀具有分辨率高（微米級(jí)），實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)，觀(guān)察方式多樣，物理現(xiàn)象顯著，物理內(nèi)涵豐富，軟件功能強(qiáng)大等明顯的優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)棱鏡攝譜儀的升級(jí)換代產(chǎn)品。一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀實(shí)驗(yàn)研究二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庑⌒蛿z譜儀的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法。學(xué)習(xí)攝譜儀的定標(biāo)方法及物理量的比較測(cè)量方法（線(xiàn)形插值法）。觀(guān)察分析物質(zhì)的發(fā)射光譜，利用棱鏡攝譜儀測(cè)量物質(zhì)光譜線(xiàn)波長(zhǎng)。三、實(shí)驗(yàn)原理1.儀器的分辨本領(lǐng)儀器分辨本領(lǐng)是指在用攝譜儀攝取波長(zhǎng)為λ附近的光譜時(shí)，剛剛能分辨出兩譜線(xiàn)的波長(zhǎng)差。用R表示，式中dλ為能夠分辨的兩譜線(xiàn)波長(zhǎng)差。顯然dλ值越小，攝譜儀分辨光譜的能力越高。棱鏡的分辨本領(lǐng)式中的b是棱鏡的底邊長(zhǎng)，是棱鏡材料的折射率隨波長(zhǎng)的變化率；可見(jiàn)，要提高棱鏡攝譜儀的光譜分辨本領(lǐng)，必須選用高色散率的材料制作色散棱鏡，且底邊b要寬。棱鏡的R大約可以達(dá)到的數(shù)量積。2．光譜和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系每種物質(zhì)的原子都有自己的能級(jí)結(jié)構(gòu)，原子通常處于基態(tài)，當(dāng)受到外部激勵(lì)后，可由基態(tài)躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，處于高能級(jí)的原子很快就返回基態(tài)，此時(shí)發(fā)射出一定能量的光子，光子的波長(zhǎng)（或頻率）由對(duì)應(yīng)兩能級(jí)之間的能量差決定。，和分別表示原子處于對(duì)應(yīng)的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量，即：，得：，式中，i=1，2，3，…，h為普朗克常數(shù)，c為光速。每一種元素的原子，經(jīng)激發(fā)后再向低能級(jí)躍遷時(shí)，可發(fā)出包含不同頻率（波長(zhǎng)）的光，這些光經(jīng)色散元件即可得到一對(duì)應(yīng)的光譜。此光譜反映了該物質(zhì)元素的原子結(jié)構(gòu)特征，故稱(chēng)為該元素的特征光譜。通過(guò)識(shí)別特征光譜，就可對(duì)物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。3．棱鏡攝譜儀的工作原理復(fù)色光經(jīng)色散系統(tǒng)（棱鏡）分光后，按波長(zhǎng)的大小依次排列的圖案，稱(chēng)為光譜。棱鏡攝譜儀的構(gòu)造由準(zhǔn)直系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)棱鏡、成像系統(tǒng)、光譜接收四部分組成。按所適用波長(zhǎng)的不同，攝譜儀可分為紫外、可見(jiàn)、紅外三大類(lèi)，它們所使用的棱鏡材料是不同的：對(duì)紫外用水晶或螢石；對(duì)可見(jiàn)光用玻璃；對(duì)紅外線(xiàn)用巖鹽等材料。棱鏡把平行混合光束分解成不同波長(zhǎng)的單色光根據(jù)的是折射光的色散原理。各向同性的透明物質(zhì)的折射率與光的波長(zhǎng)有關(guān)，其經(jīng)驗(yàn)公式是：，式中A、B、C是與物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。由上式可知，短波長(zhǎng)光的折射率要大些，例如一束平行入射光由、、三色光組成，并且，通過(guò)棱鏡后分解成三束不同方向的光，具有不同的偏向角d，其相對(duì)大小如圖1所示。圖1棱鏡色散波長(zhǎng)λ圖1棱鏡色散波長(zhǎng)λ與偏向角d的關(guān)系圖小型攝譜儀常選用阿貝(Abbe)復(fù)合棱鏡，它是由兩個(gè)30°角折射棱鏡和一個(gè)45°角全反射棱鏡組成，如圖2所示。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是利用棱鏡的色散特性進(jìn)行工作的攝譜儀。在攝譜儀中，棱鏡的主要作用是用來(lái)分光，即利用棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同折射率的性質(zhì)來(lái)分析光譜。折射率n與光的波長(zhǎng)λ有關(guān)。當(dāng)一束白光或其它非單色光入射棱鏡時(shí)，由于折射率不同，不同波長(zhǎng)（顏色）的光具有不同的偏向角d，從而出射線(xiàn)方向不同。通常棱鏡的折射率n是隨波長(zhǎng)λ的減小而增加的（正常色散），所以可見(jiàn)光中紫光偏折最大，紅光偏折最小。一般的棱鏡攝譜儀都是利用這種分光作用制成的。攝譜儀的光學(xué)系統(tǒng)如圖3所示，自光源S發(fā)出的光，通過(guò)調(diào)節(jié)狹縫大小獲得一寬度、光強(qiáng)適中的光束，此光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后成平行光射到棱鏡上，再經(jīng)棱鏡色散，由成像系統(tǒng)成像于接收系統(tǒng)上。圖2圖2阿貝復(fù)合棱鏡圖3攝譜儀系統(tǒng)光路圖圖3攝譜儀系統(tǒng)光路圖4．用線(xiàn)形內(nèi)插法求待測(cè)波長(zhǎng)這是一種近似測(cè)量波長(zhǎng)的方法。一般情況下，棱鏡是非線(xiàn)性色散元件，但是在一個(gè)較小的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，可以認(rèn)為色散是均勻的，即認(rèn)為CCD上接收的譜線(xiàn)的位置和波長(zhǎng)有線(xiàn)性關(guān)系。如波長(zhǎng)為的待測(cè)譜線(xiàn)位于已知波長(zhǎng)和譜線(xiàn)之間，如圖4所示，它們的相對(duì)位置可以在CCD采集軟件上讀出，如用d和x分別表示譜線(xiàn)和的間距及和的間距，那么待測(cè)線(xiàn)波長(zhǎng)為：。四、實(shí)驗(yàn)裝置介紹及示意圖（見(jiàn)下圖5）下面分別介紹攝譜儀的幾個(gè)主要元部件。（1）可調(diào)狹縫可調(diào)狹縫是光譜儀中最精密、最重要的機(jī)械部分，它用來(lái)限制入射光束，構(gòu)成光譜的實(shí)際光源，直接決定譜線(xiàn)的質(zhì)量。狹縫是由一對(duì)能對(duì)稱(chēng)分合的刀口片組成，其分合動(dòng)作由手輪控制。手輪是保持狹縫精密的重要部分，因此轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)一定要用力均勻、輕柔，狹縫蓋內(nèi)裝有能左右拉動(dòng)的哈特曼欄板。（2）準(zhǔn)直系統(tǒng)光源S發(fā)出的光，經(jīng)可調(diào)狹縫后，經(jīng)過(guò)透鏡L1、L2后成一束平行光入射到恒偏轉(zhuǎn)棱鏡上。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需微調(diào)可調(diào)狹縫的位置，當(dāng)狹縫的位置處于L1、L2組合透鏡的焦距上時(shí)，從透鏡L2出射的光線(xiàn)為平行光。（3）色散系統(tǒng)色散系統(tǒng)是一個(gè)恒偏轉(zhuǎn)棱鏡，它使光線(xiàn)在色散的同時(shí)又偏轉(zhuǎn)64.1°。棱鏡本身也可繞鉛直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）成像系統(tǒng)成像系統(tǒng)是平行光線(xiàn)經(jīng)棱鏡色散后的聚焦部分。可以通過(guò)調(diào)焦手輪作前后移動(dòng)進(jìn)行調(diào)焦，調(diào)焦幅度約為40mm。成像效果可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)反光鏡，將光線(xiàn)反射至毛玻璃上，用看譜鏡透過(guò)看譜窗觀(guān)察（5）接收系統(tǒng)PSP05型CCD微機(jī)棱鏡攝譜儀采用的是線(xiàn)陣CCD來(lái)接收光譜的光強(qiáng)分布，代替了傳統(tǒng)的膠片曝光法，操作方便，提高了實(shí)驗(yàn)精度及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力。CCD光強(qiáng)分布測(cè)量?jī)x其核心是線(xiàn)陣CCD器件。CCD器件是一種可以電掃描的光電二極管列陣，有面陣（二維）和線(xiàn)陣（一維）之分。PSP05型CCD光強(qiáng)儀所用的是線(xiàn)陣CCD器件，性能參數(shù)如下表。表1CCD器件性能參數(shù)表光敏元素光敏元尺寸光敏元中心距光譜響應(yīng)范圍光譜響應(yīng)峰值2160個(gè)14μm×14μm14μm(0.3~0.9)μm0.56μmCCD電路盒上有1只DIP開(kāi)關(guān)，改變這個(gè)時(shí)鐘頻率DIP開(kāi)關(guān)的設(shè)置就改變了CCD器件對(duì)光信號(hào)的積分時(shí)間。積分時(shí)間越長(zhǎng)，光電靈敏度越高，時(shí)鐘頻率DIP開(kāi)關(guān)有5檔，每檔間是二進(jìn)制關(guān)系，積分時(shí)間按1，2，4，8，16倍增加。第1檔頻率最高（每秒10幀），一般放在1檔上。DB9插座，用來(lái)將CCD光強(qiáng)分布測(cè)量?jī)x與USB100計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集盒相連。在電路盒上有1個(gè)調(diào)整掃描基線(xiàn)上下位置的小孔，掃描基線(xiàn)調(diào)整孔內(nèi)有一只小電位器，用于調(diào)整“零光強(qiáng)”時(shí)掃描線(xiàn)在顯示器上的位置，調(diào)整時(shí)用鐘表起或小起子細(xì)心微微旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，掃描基線(xiàn)將向上移動(dòng)；反之，基線(xiàn)將下降。狹縫準(zhǔn)直系統(tǒng)棱鏡暗盒棱鏡臺(tái)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)成像系統(tǒng)成像調(diào)焦機(jī)構(gòu)CCD光強(qiáng)分布測(cè)量?jī)x反光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪看譜窗狹縫準(zhǔn)直系統(tǒng)棱鏡暗盒棱鏡臺(tái)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)成像系統(tǒng)成像調(diào)焦機(jī)構(gòu)CCD光強(qiáng)分布測(cè)量?jī)x反光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪看譜窗光源（選配件，可自配）防護(hù)罩燈具管鎖緊螺釘?shù)妆P(pán)圖5CCD型棱鏡攝譜儀整體裝置圖五、實(shí)驗(yàn)步驟（一）、CCD攝譜儀的調(diào)節(jié)整套PSP05CCD微機(jī)攝譜儀的實(shí)驗(yàn)裝置如上圖5所示，具體安裝調(diào)節(jié)步驟如下：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)平穩(wěn)放置在實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)上。轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡旋轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)節(jié)旋鈕，將旋轉(zhuǎn)指示指針移動(dòng)至實(shí)驗(yàn)儀器面板的標(biāo)度指示中心位置。打開(kāi)棱鏡盒上蓋，將棱鏡放置在棱鏡旋轉(zhuǎn)臺(tái)上面，放置位置可參照旋轉(zhuǎn)臺(tái)上面標(biāo)示的放置位置（劃線(xiàn)表示），這樣可以節(jié)省調(diào)節(jié)時(shí)間。用壓片稍微壓緊棱鏡。在準(zhǔn)直系統(tǒng)前部放置光源，點(diǎn)亮光源，將其正對(duì)平行光管通光口徑。將反光鏡旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪順時(shí)針旋至底，微調(diào)棱鏡，使得通過(guò)看譜窗看到的光斑最強(qiáng)，壓緊棱鏡，并保持光斑在看譜窗的中心位置。壓緊棱鏡時(shí)，壓力不要過(guò)大以防棱鏡變形或破碎。取出可調(diào)狹縫，旋下其保護(hù)罩（切記），將其通光口徑調(diào)節(jié)至0.5mm左右，安裝在平行光管上。狹縫應(yīng)安裝在垂直位置，否則譜線(xiàn)將成傾斜狀，此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)狹縫，直至底片上的譜線(xiàn)在鉛垂方向?yàn)橹?，再調(diào)節(jié)可調(diào)狹縫調(diào)節(jié)手輪，使狹縫通光口徑緩慢變小，同時(shí)用看譜鏡觀(guān)察看譜窗上的譜線(xiàn)變化，直至所見(jiàn)譜線(xiàn)亮度、寬度適中，譜線(xiàn)成像清晰為止，停止調(diào)節(jié)手輪。若譜線(xiàn)不能完全充滿(mǎn)看譜窗橫向視場(chǎng)，則說(shuō)明棱鏡旋轉(zhuǎn)平臺(tái)不平整，應(yīng)加以調(diào)節(jié)，此時(shí)可以微調(diào)棱鏡旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的3個(gè)十字調(diào)節(jié)螺釘(如圖6所示)，調(diào)節(jié)時(shí)注意觀(guān)察變化規(guī)律，直至譜線(xiàn)充滿(mǎn)看譜窗橫向視場(chǎng)為止。若看譜窗上的譜線(xiàn)成像始終模糊，應(yīng)改變可調(diào)狹縫刀口與準(zhǔn)直物鏡之間的距離，當(dāng)狹縫刀口正好處于組合準(zhǔn)直物鏡的焦距上時(shí)成像效果最佳，此時(shí)在看譜窗的所見(jiàn)的譜線(xiàn)，寬度、亮度適中，成像清晰。旋緊圖6棱鏡旋轉(zhuǎn)平臺(tái)俯視圖圖6棱鏡旋轉(zhuǎn)平臺(tái)俯視圖調(diào)節(jié)螺釘用一譜線(xiàn)已知的光源（如鈉燈、汞燈或其它一已知光源）定標(biāo)。將定標(biāo)光源正對(duì)狹縫刀口，此時(shí)可以調(diào)節(jié)棱鏡旋轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)節(jié)旋鈕，在CCD可見(jiàn)視場(chǎng)內(nèi)盡可能出現(xiàn)最多的譜線(xiàn)，這樣便于定標(biāo)和實(shí)驗(yàn)譜線(xiàn)的比較，從而方便數(shù)據(jù)處理，減小實(shí)驗(yàn)誤差。將反光鏡旋轉(zhuǎn)手輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至底。利用本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自帶的采集軟件采集譜線(xiàn)，并保存譜線(xiàn)樣本（軟件具體操作方法見(jiàn)軟件使用說(shuō)明書(shū)）。若CCD接收的譜線(xiàn)水平幅度較寬，可以微調(diào)成像系統(tǒng)的微調(diào)手輪和像面傾斜螺釘，在軟件界面上得出較為理想的曲線(xiàn)。在不改變?nèi)魏喂鈱W(xué)系統(tǒng)的前提下，即不改變狹縫位置，不旋轉(zhuǎn)棱鏡旋轉(zhuǎn)臺(tái)，不調(diào)節(jié)成像微調(diào)手輪。移去定標(biāo)光譜燈，將待測(cè)光譜燈移近狹縫，并正對(duì)好狹縫刀口，利用CCD采集待測(cè)樣本曲線(xiàn)，并保存樣本曲線(xiàn)。對(duì)比定標(biāo)光譜曲線(xiàn)和待測(cè)光譜曲線(xiàn)，得出兩光譜各譜線(xiàn)之間的相對(duì)位置關(guān)系，利用線(xiàn)性插值法（注意：相鄰譜線(xiàn)間隔不能相差過(guò)大，否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差），計(jì)算出待測(cè)光譜線(xiàn)波長(zhǎng)，并與給出的標(biāo)準(zhǔn)譜線(xiàn)波長(zhǎng)值比較，得出實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，不要將可調(diào)狹縫刀口長(zhǎng)時(shí)間處于緊閉狀態(tài)。（二）、定標(biāo)1.用一譜線(xiàn)已知的光源（本實(shí)驗(yàn)用得是鈉光源）定標(biāo)。將鈉光源點(diǎn)亮，穩(wěn)定后放置在平行光管前。2.打開(kāi)工作軟件，點(diǎn)擊“文件”下的“開(kāi)始采集”按鈕采集譜線(xiàn)，微調(diào)鈉光燈使電腦窗口顯示的譜線(xiàn)清晰，可看到清晰的鈉雙線(xiàn)。點(diǎn)擊“停止采集”按鈕。移動(dòng)藍(lán)色的取樣框（按住鼠標(biāo)左鍵）到鈉雙線(xiàn)處，將鼠標(biāo)移至右面，選擇“A/D”值最大時(shí)（可使用鍵盤(pán)上的方向鍵）按下鼠標(biāo)左鍵，輸入“589.6nm”，可點(diǎn)擊“查看數(shù)據(jù)”下的“放大局部視窗”放大視窗準(zhǔn)確定標(biāo)，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，以防軟件問(wèn)題而造成的數(shù)據(jù)丟失；之后鼠標(biāo)移至右邊的譜線(xiàn)處輸入“589.0nm”，完成定標(biāo)。（三）、測(cè)量He光譜1.定標(biāo)好后，在不改變?nèi)魏喂鈱W(xué)系統(tǒng)的前提下，移去定標(biāo)光譜燈，將氦燈放在與定標(biāo)光譜燈的同一位置，并且正對(duì)好狹縫刀口。點(diǎn)擊“文件”下的“開(kāi)始采集”按鈕，微調(diào)氦燈的位置使電腦窗口顯示的譜線(xiàn)清晰，點(diǎn)擊“停止采集”按鈕。2.移動(dòng)藍(lán)色的取樣框（按住鼠標(biāo)左鍵）到譜線(xiàn)處，將鼠標(biāo)移至右邊的譜線(xiàn)處，點(diǎn)擊右鍵，彈出一對(duì)話(huà)框，按下“由列表選定標(biāo)譜線(xiàn)1”，選擇一之前鈉燈定標(biāo)的譜線(xiàn)；同樣方法，在“由列表選定標(biāo)譜線(xiàn)2”選擇另一定標(biāo)的譜線(xiàn)，后計(jì)算待測(cè)波長(zhǎng)。3.得出一條譜線(xiàn)的測(cè)量值之后，記錄數(shù)據(jù)。依照此方法，測(cè)量出其他幾條譜線(xiàn)。4.關(guān)閉實(shí)驗(yàn)儀器，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。注意實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，不要將可調(diào)狹縫刀口長(zhǎng)時(shí)間處于緊閉狀態(tài)。（四）、注意事項(xiàng)：因光譜線(xiàn)相對(duì)于環(huán)境光顯得有點(diǎn)暗弱，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量安排在暗室中進(jìn)行，這樣比較利于光譜的觀(guān)察和辨別。CCD電路盒上有1只DIP開(kāi)關(guān)，改變這個(gè)時(shí)鐘頻率DIP開(kāi)關(guān)的設(shè)置就改變了CCD器件對(duì)光信號(hào)的積分時(shí)間。積分時(shí)間越長(zhǎng)，光電靈敏度越高，時(shí)鐘頻率DIP開(kāi)關(guān)有5檔，每檔間是二進(jìn)制關(guān)系，積分時(shí)間按1，2，4，8，16倍增加。第1檔頻率最高（每秒10幀），一般放在1檔上。DB9插座，用來(lái)將CCD光強(qiáng)分布測(cè)量?jī)x與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集盒相連。在電路盒上有1個(gè)調(diào)整掃描基線(xiàn)上下位置的小孔，掃描基線(xiàn)調(diào)整孔內(nèi)有一只小電位器，用于調(diào)整“零光強(qiáng)”時(shí)掃描線(xiàn)在顯示器上的位置，調(diào)整時(shí)用鐘表起或小起子細(xì)心微微旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，掃描基線(xiàn)將向上移動(dòng)；反之，基線(xiàn)將下降。通?；€(xiàn)位置應(yīng)調(diào)節(jié)在滿(mǎn)幅度的10%左右。如果采集到的光譜線(xiàn)出現(xiàn)大面積“削頂”，則有兩種可能：一是CCD器件飽和，說(shuō)明光信號(hào)過(guò)強(qiáng)，這時(shí)可以將光源稍微離開(kāi)光源一點(diǎn)距離；二是軟件中選項(xiàng)里的增益參數(shù)調(diào)得過(guò)大，應(yīng)使之減小（一般增益置為1）。如發(fā)現(xiàn)采集的光譜曲線(xiàn)上毛刺較多，檢查狹縫刀口是否有塵埃，可用蠶絲棉沾取酒精小心擦拭。在安裝調(diào)節(jié)棱鏡時(shí)，手指只能接觸棱鏡的棱邊，勿接觸光學(xué)面，避免污染光學(xué)面，從而影響實(shí)驗(yàn)效果；在壓緊棱鏡時(shí)，切勿用力過(guò)大，謹(jǐn)防壓壞棱鏡?？烧{(diào)狹縫是光譜儀中非常重要的機(jī)械部件，它用來(lái)限制入射光束并構(gòu)成光譜的實(shí)際光源，其直接決定譜線(xiàn)的質(zhì)量，因此要特別愛(ài)護(hù)好可調(diào)狹縫。不要使刀口處于緊閉的狀態(tài)，因?yàn)榈犊诒容^銳利，相互緊閉容易產(chǎn)生卷邊而使刀口受到損傷與破壞。因此操作手輪調(diào)整狹縫寬度時(shí)要細(xì)心，旋轉(zhuǎn)時(shí)用力要小而均勻，而且要慢慢地旋轉(zhuǎn)，千萬(wàn)不要急促地快轉(zhuǎn)，因?yàn)楠M縫部件上的零件都比較精密，彈簧力量比較小，如果猛然或快速旋轉(zhuǎn)會(huì)使之受沖擊力而影響?yīng)M縫的精度和壽命，這一點(diǎn)必須注意。在調(diào)節(jié)狹縫寬度時(shí)，最好在開(kāi)啟方向進(jìn)行，因?yàn)楠M縫是在彈簧力量作用下關(guān)閉的，由于要克服機(jī)構(gòu)中的磨擦，因此狹縫刀片的運(yùn)動(dòng)可能滯后，從開(kāi)啟方向開(kāi)始調(diào)節(jié)可消除上述誤差。為了保護(hù)刀刃免遭機(jī)械損壞，以及避免灰塵和臟物的入侵，在使用完畢后，必須馬上給狹縫旋上保護(hù)罩，不要長(zhǎng)時(shí)間直接暴露在空氣中。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)先接DB15串口線(xiàn)，再接USB線(xiàn)，否則容易死機(jī)。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析定標(biāo)光譜（鈉光燈）表2Na燈光譜表燈源譜線(xiàn)波長(zhǎng)（nm）顏色鈉（Na）589.6黃色（D雙線(xiàn)）589.0采用線(xiàn)陣CCD采集的鈉雙線(xiàn)（定標(biāo)譜線(xiàn)），其中CCD的規(guī)格為：1414um,2160像元，定標(biāo)圖如下：圖7鈉雙線(xiàn)定標(biāo)譜線(xiàn)圖氦光譜的測(cè)量及實(shí)驗(yàn)誤差：表3測(cè)量氦光波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表燈源理論譜線(xiàn) 顏色 實(shí)驗(yàn)測(cè)的譜位置相對(duì)誤差波長(zhǎng)（nm）線(xiàn)波長(zhǎng)（nm）氦燈（He）706.6紅667.8 紅587.6 黃704.195673.117589.7226459615980.34％0.796％0.361％采用鈉燈定標(biāo)進(jìn)行測(cè)量氦光譜，實(shí)驗(yàn)采用的是線(xiàn)陣CCD,CCD的規(guī)格為：1414um,2160像元，采集的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)如下：(1)測(cè)量值為：704.195紅色圖8測(cè)量氦光紅線(xiàn)波長(zhǎng)曲線(xiàn)圖一（2）、測(cè)量值為：673