光学类实验报告一、实验目的1、了解光谱仪的原理和使用方法；2、了解积分球的工作原理和使用方法；3、测量不同种类的滤光片的透过率4、了解薄膜的性质与应用5、了解光纤光谱仪的原理与应用；6、掌握薄膜厚度的测量方法。二、实验仪器卤钨光源，光纤，积分球，准直镜，光纤光谱仪，光具座，中性密度透过率测试样品，长波通带滤色片，Y型反射式光纤，K9基底MgF2增透塑料薄膜测试片一组，Si衬底SiO2薄膜测试片一组，光具座，计算机及测试软件等。三、实验原理1、利用透射光谱测定滤光片透过率本实验利用卤钨光纤白光源准直后作为照明光源，使用积分球作为匀光器，使用光纤光谱仪检测光谱。光谱仪一般由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦光学系统和探测器构成。由单色仪和探测器搭建的光谱仪中通常还包括出射狭缝，仅使整个光谱中波长范围很窄的一部分光照射到单像元探测器上。单色仪中的入射和出射狭缝位置固定、宽度可调。对整个光谱的扫描是通过旋转光栅莱完成。光纤光谱仪的优势在于测量系统的模块化和灵活性。本实验使用的微小型光纤光谱仪的测量速度非常快，可以用于在线分析。由于光纤光谱仪使用了光纤传导光信号，屏蔽了工作环境的杂散光，提高了光学系统的稳定性，可以用于较恶劣环境的现场测试。光谱仪的光学分辨率定义为光谱仪所能分辨开的最小波长差。为了分辨两条相邻的谱线，这两条谱线在探测器上的像至少要间隔2个像素。因为光栅决定了不同广场在探测器上可分开（色散）的程度，所以它是决定光谱仪分辨率的一个非常重要的参数。另一个重要参数是进入到光谱仪的光束宽度，它基本取决于光谱仪上安装的固定宽度的入射狭缝或光纤芯径。积分球的主要功能是作为光收集器，积分球内均有涂有漫分射涂层，可以高效反射200~2500nm范围的光线。被收集的光可以用作漫反射光源或被测光源。积分球的基本原理是光通过采样口进入积分球，经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。探测口与积分球侧面的接口相连，该接口内部有一个挡板，探测器只能测量到光挡板上的光，这样就不受从采样口进入的光的角度影响，从而避免了第一次反射光直接进入金属探测器。2、利用白光干涉测定薄膜厚度薄膜测量系统是基于白光干涉原理来确定光学薄膜的厚度的测量系统。白光干涉图样通过数学函数的计算得出薄膜厚度。对于单层膜来说，如果已知薄膜介质的n和k值就可以计算出它的物理厚度。计算反射率R=r2+a2+2rcos(4ndπ/λ)1+r2a2+2racos(4ndπ/λ)由于薄膜在吸收很小的区域，n、k的变化不是很大，所以方程的极大和极小值出现在方程的极大和极小值出现在4πnd/λ=mπm=0，1，2…，即λ12∗2m=2dn1λ22∗(2m+1)=2dn2λ32∗(2m+2)=2dn3已知n，则薄膜厚度d=Mλ1λ22（nλ1λ1−nλ2λ2)四、实验内容1、中性密度滤光片透过率测试将中性密度测量片装卡在样品位置，测量其在各光谱范围内的透过率曲线。2、长波通滤光片样品测试将不同的带通滤光片装卡在测试位置，测试其在各光谱范围内的透过率曲线。3、窄带滤光片设计实验将窄带滤光片装卡在测试位置，测试其在各光谱范围内的透过率曲线。4、将Y型光纤标有光源的一端与光纤光源连接，将标有光谱仪的一端与光纤光谱仪连接，将探测端与薄膜测厚支架连接，并固定稳定。软件安装后，开始测量。五、数据结果1、利用透射光谱测定滤光片透过率2、利用白光干涉测定薄膜厚度SiO2（1号）λ1=450nm，nλ1=1.46558λ2=665nm,nλ2=1.45620d=460.5nmSiO2(2号）λ1=450nm，nλ1=1.46558λ2=670nm,nλ2=1.45608d=462.6nmSiO2(518）λ=365nm，nλ=1.47460d=58.8nmSiO2(1950）λ=570nm，nλ=1.45917d=201.6nmSiO2(5095）λ1=370nm，nλ1=1.47387λ2=500nm,nλ2=1.46237λ3=745nm,nλ2=1.45439d=510.8nmSiO2(9907）λ1=370nm，nλ1=1.47387λ2=420nm,nλ2=1.46809λ3=485nm,nλ3=1.46324λ4=580nm,nλ4=1.45878λ5=725nm,nλ5=1.45479λ6=970nm,nλ6=1.45080d=997.0nm六、反思讨论计算机软件的参与使得实验过程变得更加简易，同时有效减少了人为产生的误差。
