光栅衍射和光波波长的测定.ppt

勿动实验仪器!,光栅衍射和光波波长的测定,山东科技大学物理实验中心,实 验 目 的,实 验 仪 器,仪 器 调 节,实 验 步 骤,数 据 处 理,注 意 事 项,实验简介,衍射光栅由大量等宽、等间距、平行排列的狭缝构成。实际使用的光栅可以用刻划、复制或全息照相的方法制作。衍射光栅一般可以分为两类：用透射光工作的透射光栅和用反射光工作的反射光栅。本实验使用的是透射光栅。 根据多缝衍射的原理，复色光通过衍射光栅后会形成按波长顺序排列的谱线，称为光栅光谱，所以光栅和棱镜一样是一种重要的分光光学元件。在精确测量波长和对物质进行光谱分析中普遍使用的单色仪、摄谱仪就常用衍射光栅构成色散系统。,实验目的,1、观察光通过光栅后的衍射现象； 2、进一步熟悉分光计的调节和使用； 3、测定钠黄光的平均波长。,实验仪器,倾斜螺丝,照明灯泡,目镜紧固,目镜调节,望远镜,刻度盘,游标盘,物台调平,载物台,底座,平行光管,分光计主轴,望远镜光轴,狭缝套筒锁固,高低调节螺丝,狭缝宽度调节,水平调节,用到的实验仪器有：钠光灯、分光计、平面镜及衍射光栅。,注意事项,不能用手触摸各光学元件！光栅是精密光学元件，严禁用手触摸光栅平面，以免损坏。用完后请立即上交。 光学仪器的调节动作要轻，锁紧螺钉也是指锁住即可，不要用力过大，以免损坏器件。 转动载物台，都是指游标盘带动载物台一起转动。 如需转动望远镜要拿住望远镜支架转动。切忌握住目镜和目镜调节螺丝转动望远镜。 调节平行光管时再开钠光灯，打开后就不要再频繁开关。若因某种原因突然断电时，需待灯管冷却后再重新开启。,实验原理,单色光垂直照射光栅：,光栅方程,其中d为光栅常数，d=a+b，本实验中d= mm（每毫米有300条刻痕）。,实际的测量是对已知干涉级次衍射条纹的衍射角的精确测量。,利用分光计可观察到各级衍射条纹（本实验中，用分光计测量单色光已知衍射级次的衍射角，实际能观察到三级衍射条纹）。,平行光（复色）,平行光管,载物台,望远镜,仪器调节,调节步骤：,调节望远镜聚焦无穷远,望远镜光轴与分光计主轴垂直,载物平台与分光计主轴垂直,目测粗调,平行光管出射平行光与望远镜共轴,实验步骤： 1、目测粗调,松开望远镜止动螺丝 锁紧望远镜与刻度盘联动螺丝,松开游标盘止动螺丝,锁紧载物台锁紧螺丝,调节望远镜高低调节螺丝,调节载物台调平螺丝,调节望远镜的倾斜螺丝和载物平台下的三个物台调平螺丝，使望远镜和载物台基本水平。,1.将平面镜按下图所示放在载物台上，视场中能看到十字光标经平面镜反射回来的绿色十字像。 2.将载物台转过180o，视场中仍能看到该十字像。,调节要求：,调节方法：,粗调找不到反射像的解决办法： 粗调后还是观察不到反射像，将载物台转一个小角度，观察平面镜里的绿色十字的虚像的位置，然后调节螺丝a或b，以及望远镜的倾斜螺丝，直至最后通过望远镜能同时观察的两个反射十字像。,2.调节望远镜聚焦无穷远,1.目镜调焦：其目的是使眼睛通过目镜能清晰地看到分划板上的叉丝刻线。方法：转动目镜调节螺丝。,2.物镜调焦：其目的是将分划板上十字光标调整到焦平面上，即望远镜对无穷远聚焦。方法：前后移动目镜套筒，使绿十字光标成像清晰。,调节步骤：,3.望远镜光轴与分光计主轴垂直,调节步骤：,1. 用各半法调节螺丝a、b和望远镜的倾斜螺丝，使十字光标通过平面镜成的像与分划板的上十字线重合。,2. 使载物台转动180o，再次使用各半法重复1。,3. 反复调节，直至平面镜的任一面都能使十字光标像调节到位。至此以后，不再碰动望远镜的倾斜螺丝。,4.载物平台与分光计主轴垂直,2. 调节螺丝c使十字光标通过平面镜成的像与分划板的上十字线重合。,1. 将平面镜做如右图所示调整。,调节步骤：,5.平行光管出射平行光与望远镜共轴,调节步骤：,1、取走反射镜，将已调节好的望远镜正对着平行光管，打开钠光灯，照亮狭缝。,2、松开狭缝套筒锁紧螺丝，调节套筒前后位置，使望远镜视场中能看到清晰的狭缝像（黄色），调节狭缝宽度，使缝宽约为1mm，如图1。,3、转动狭缝，调节高低和水平调节螺丝，使狭缝像与分划板中间水平叉丝重合。再把狭缝转至垂直状态，保持狭缝像清晰且与分划板中央竖直准线重合。如图2、3。,4、锁住狭缝锁紧螺丝。,图1,图2,图3,6.测钠黄光的平均波长,光栅放置要求：入射光垂直照射光栅；光栅刻痕与分光计主轴平行。,调节步骤：,望远镜已调好，千万不要再动； 只调节螺丝a或b，使光栅反回的亮十字与分划板上方十字线及中央明条纹重合，这时锁紧游标盘止动螺丝和望远镜与刻度盘联动螺丝（老左新右） 。,1. 调节光栅平面平行于分光计主轴并垂直于平行光管。,2. 调节光栅刻痕平行于分光计主轴。,调节螺丝c，至望远镜转动过程中，中央明纹两侧的各级谱线的高度相同。,分别测出：k= 各级光谱的位置，