光谱分布、色散棱镜、光谱分辨率、光谱仪结构设计
GCS-PRZH自组棱镜光谱仪及光谱测量实验
光谱仪是光电仪器的重要组成部分。它是用光学原理，对物质的结构和成分等进行测量、分析和处理的设备。具有分析精度高、测量范围大，速度快等优点。广泛应用于冶金、地质、石油、化工、医药卫生等部门，也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文探测等必不可少的遥感设备。
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自组棱镜光谱仪实物图
♦ 知识点
光谱分布、色散棱镜、光谱分辨率、光谱仪结构设计
♦ 涉及课程
光谱学、工程光学
♦ 实验内容
• 了解棱镜摄谱仪的构造原理
• 掌握棱镜摄谱仪的调节及标定方法
• 测量未知LED光源波长
♦ 实验原理
自组棱镜光谱系统是基于棱镜色散原理，将复色光通过棱镜系统分解为平行的不同波长的单色光，然后经过凸透镜将不同波长的光聚焦到数字相机靶面上，根据不同波长落在相机靶面的位置不同即可测量实际光波长。
♦ 原理示意图
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棱镜光谱仪示意图
♦ 效果图
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| 采集汞灯特征图 | 测量汞灯波长图 |
♦ 技术指标
• 精密光学导轨：L×W=800mm×100mm，配套滑块、一维移动滑块、调节支座、支杆；高精度调节镜架：稳定性<2′；
• LED光源组件：红、绿、蓝三色LED光源，功耗>1W，亮度可调；
• 棱镜分光组件：厚度25mm，边长64*30mm，色散角度60度，偏移角度90度；
• 变换透镜组件：Ф40mm，f=50.8mm～100mm，光洁度IV级，宽带MgF2增透膜400nm～700nm；
• 彩色数字相机：400万分辨率，彩色CMOS，靶面尺寸1/1.8″，灵敏度1.6v@550nm/Lux/s,帧率9帧/秒，分辨率2688*1520，USB2.0；
• 软件组件：软件包含标定和计算，标定过程可以选取标准波长的位置，可以读取像素坐标，可以计算拟合系数，可获取采集范围，可计算未知光谱数值；
• 狭缝组件：可调狭缝宽度0-10mm，外形尺寸40*40mm；
• 白屏组件：表面喷塑哑光设计，最小刻度1mm；
• 汞灯：全长155mm，功率>20W，输入电压220V，发光中心高度75mm，四条特征波长。
♦ 必备设备
计算机
♦ 选配清单
光学清洁箱、光学储存干燥箱、实验设备展板
♦ 建议课时
2课时
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