光柵光譜儀設計實驗

實驗的目的、意義和要求

1. 本實驗要求學生進一步了解光柵光譜儀內部光學結構，能夠自主設計和搭建光柵光譜儀。

2. 掌握光學設計軟件Zemax，并用其設計光柵光譜儀。

3. 優化各個光學元器件參數，設計出性能更優的光柵光譜儀。

4. 培養自主搭建光學系統的能力。

實驗原理簡述

1. 光柵

• 光柵的分光原理

• 閃耀光柵方程

2. 光譜的分辨率

• 什么是光譜的分辨率？

• 如何提高光譜分辨率？

3. 像差

• 什么是像差？

實驗室可提供的主要器材

組裝光柵光譜儀所需光學元件：凸透鏡、可調寬度狹縫、球面反射鏡（2個）、平面反射鏡、光柵（300l/mm和1800l/mm兩種，25x25mm ）CCD探測器。

實驗內容

1. 用光學設計軟件Zemax設計各個光學元器件（可參考文檔《Zemax模擬光柵光譜儀》）。

2. 將設計好的光學元器件組成一個完整的虛擬光柵光譜儀，要求該虛擬光柵光譜儀能夠分辨汞燈的雙黃線。

3. 根據已完成的虛擬光柵光譜儀相關參數，如位置、角度等搭建實際光譜儀，要求光譜儀能夠分辨汞燈的雙黃線。

4. 優化各個光學元器件參數，進一步調高光譜儀的分辨率。

5. 研究光學元器件各參數對光譜儀分辨率的影響。

實驗中要解決的問題

1. 如何驗證Zemax設計出來的光柵光譜儀對應于實際搭建出來的光柵光譜儀是最優化的結果？