2019年物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长.doc

物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长 【实验目的】 观察光栅的衍射光谱掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法 【实验仪器】 分光计透射光栅钠光灯白炽灯 【实验原理】 光栅是一种非常好的分光元件它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线 光栅分透射光栅和反射光栅两类本实验采用透射光栅它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件刻痕处不透光未刻处透光于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数用d表示 由光栅衍射的理论可知当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上凡衍射角满足以下条件 k=012(10) 的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹其它方向的光将全部或部分抵消式（10）称为光栅方程式中d为光栅的光栅常数为衍射角为光波波长当k=0时=0得到零级明纹当k=12时将得到对称分立在零级条纹两侧的一级二级明纹 实验中若测出第k级明纹的衍射角光栅常数d已知就可用光栅方程计算出待测光波波长 【实验内容与步骤】 1分光计的调整 分光计的调整方法见实验1 2用光栅衍射测光的波长 （1）要利用光栅方程(10)测光波波长就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直先用钠光灯照亮平行光管的狭缝使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像然后固定望远镜将装有光栅的光栅支架置于载物台上使其一端对准调平螺丝a一端置于另两个调平螺丝b、c的中点如图12所示旋转游标盘并调节调平螺丝b或c当从光栅平面反射回来的“十”字像与分划板上方的十字线重合时如图13所示固定游标盘 图12光栅支架的位置图13分划板 （2）调节光栅刻痕与转轴平行用钠光灯照亮狭缝松开望远镜紧固螺丝转动望远镜可观察到0级光谱两侧的1、2级衍射光谱调节调平螺丝a（不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合即使两侧的光谱线等高重复（1）、（2）的调节直到两个条件均满足为止 （3）测钠黄光的波长 转动望远镜找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合读出刻度盘上对径方向上的两个角度0和0/并记入表4中 右转望远镜找到一级像并使之与分划板上的中心垂线重合读出刻度盘上对径方向上的两个角度右和右/并记入表4中 左转望远镜找到另一侧的一级像并使之与分划板上的中心垂线重合读出刻度盘上对径方向上的两个角度左和左/并记入表4中 3观察光栅的衍射光谱 将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱 【注意事项】 1分光计的调节十分费时调节好后实验时不要随意变动以免重新调节而影响实验的进行 2实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅衍射光栅玻璃片上的明胶部位不得用手触摸或纸擦以免损坏其表面刻痕 3转动望远镜前要松开固定它的螺丝；转动望远镜时手应持着其支架转动不能用手持着望远镜转动 【数据记录及处理】 表4一级谱线的衍射角 零级像位置 左传一级像 位置 偏转角 右转一级像 位置 偏转角 偏转角平均值 光栅常数 钠光的波长0=5893nm 根据式（10）K=1=dsin1= 相对误差 【思考题】 1什么是最小偏向角如何找到最小偏向角 2分光计的主要部件有四个分别起什么作用 3调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像 4为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直 5用复合光源做实验时观察到了什