毕业论文-光栅光谱仪的使用-测量高锰酸钾溶液

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1、光栅光谱仪的使用（高龙环境科学91102班）【摘要1在木实验中，我们使用Na灯校准了光谱仪，釆校准的光谱仪对水和不同浓度的高锰酸钾溶液的吸光度以及透过率进行了测量，并测定吸光度和透过率的不同曲线，对不同浓度的高锰酸钾的吸光度和透过率图像进行了综合比较。得到了较为精确的实验结果。【关键词1吸光度曲线；透过率曲线1引言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光谱的研宄。通过光谱研究，可以得到所有研究物质中含元素的组分和原子内部的能级结构及和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。2光栅

2、光谱仪多功能光栅光谱仪（单色仪）是一个光谱分析研宄的通用设备。可以研究诸如氢氘光谱，钠光谱等元素光谱（使用元素灯作为光源）。本实验中使用的就是WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪。3WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的规格与主要技术指标波长范围焦距相对孔径波长精度波长重复性杂散光200—800mm302.5mmD/F=l:7±0.4nm±0.2nm彡10-34WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪的基本原理WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪，由光栅.单色仪，接收单元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元，计算机组成。该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。光学系统采用C-T

3、型。如阁1S2阁.1Ml反射镜、M2准光镜、M3物镜、G平面衍射光栅S1入射狭缝、S2光电倍增管接收、S3观察口入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0—2.5mm连续可调，光源发射出的光束进入入射狭缝SI,S1位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成像在S2上或S3上。M2、M3焦距302.5mm光栅G每毫米刻线1200条闪耀波长550nm二块滤光片工作区间白片320—500nm黄片500一800nm光栅光谱仪结构如图2所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。光栅由步进电机驱动，由计算机软件驱动，可以获得

4、较高的精度。两个球面镜分别将入射光射向光栅并接受由光栅出射的光线，其对角度的控制是由光栅的位置决定的。出射光线最后被光电倍增管接收，转化为相应的信号并有计算机识别。而光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光图.2阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及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亦。光輻射照射到阴极时，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

5、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，其原理如图3所示。图.35实验准备1.接通电源前，认真检查接线是否正确2.狭缝的调整狭缝为直狭缝，宽度范围0—2.5mm连续可调，顺时针旋转为狭缝宽度增大，反之减小，每旋转一周变化0.5mm。为延长使用寿命，调节时注意最大不超过2.5mm,平日不使用时，狭缝最好开到0.1—0.5mm左右。3.滤光片为去除光栅光谱仪中的高级次光谱，在使用过程中，操作者可根据需要把备用的滤光片插入入缝插板上。滤光片共两片，工作区间白片320—500nm黄片500—800nm4.转换开关检

6、查转换开关的位置，确认是否在工作位置，若光电倍增管接收，请将扳手放在“光电倍增管”档，若观察谱线，可将旋钮指示停在“观察”档5.安装软件6准备实验样品仪器已经校准和检查完毕，我们需要对实验样品进行釆集和分类。实验样品：蒸馏水0.1高锰酸钾0.25高锰酸钾0.3高锰酸钾0.5高锰酸钾其中蒸馏水是作为基线进行光谱检测的6蒸馏水的基线光谱图通过对其进行检峰处理我们可以看到在最小峰高为50.0最大峰高为1000.0时有四个波峰通过对其进行检谷处理我们可以看到在最小峰高为50.0最大峰高为1000.0时有一个波谷。如图所示：寻睦/谷窗口此图为蒸馏水的光谱图也是本实验的基线图：〔30聆茸7

7、不同浓度的高锰酸钟溶液的透过率和吸光度光谱图将不同浓度的高锰酸钾溶液的透过率图线放在一起比较，我们可以清楚地看到虽然高锰酸钾的浓度不同，但是在相近的波长处他们的曲线走势十分相近，由此我们可以根据图像来说明高锰酸钾溶液的浓度对其透过率图像走势影响很小，只是由于浓度不同透过率的大小有差异。如阁：逸过率同样，我们将不同浓度的高锰酸钾溶液分别进行吸光度的测量，我们可以得到相同的结果，虽然吸光度的大小随着溶液的浓度的不同而发生着变化，但是同样图形的走势大同小异。如图：吸光度cabs〕(3)鈐菅对两个图