分光计测量光波波长.pdf

实验九实验九 分光计测量光波波长分光计测量光波波长 一 实验目的 1 了解衍射光栅的特点及其在光谱仪器中的应用 2 学会分光光度计的调整与使用 3 会利用光栅衍射测量光波波长 二 实验原理 当一束平行光垂直入射到光栅上 产生一组明暗相间的衍射条纹 原理如图 9 1所时 其夫朗和费衍射主极大 下式决定 图9 1 dsin m 9 1 式中 d 光栅常数 d a b 衍射角 m 主极大级次 m 0 1 2 此式称光栅方程 由 9 1 式得 9 2 Page 1 of 4无标题文档 2009 5 3 由此可以看出 只要测出任意级次的某一条光谱线的衍射角 即可计算出该光波长 三 实验仪器与设备 1 分光计 一台 2 衍射光栅 d 1 600 一块 3 纳光光源 一个 四 实验内容及步骤 实验内容 测量纳光光波长 计算谱线宽度 实验步骤 1 仪器结构及调整 分光计结构简图9 2所示 分光计主要由四部分组成 1 平行光管 用于产生平行光 2 望远镜 接受衍射光 3 刻度盘 读取角度直 4 载物台 放置光栅 图 9 2 2 仪器调整步骤 1 望远镜部分的调节 望远镜的作用是将平行光会聚到它的焦平面上 为了实现这一目的 我们先调叉丝 使它准确的成像在焦平 上 为此我们先打开变压器 通过望远镜可以看到绿色的游标叉丝 然后调节目镜使看到的叉丝最清晰 但这时叉 丝不一定处在望远镜的焦平面上 为此载物台上放一平面反射镜 利用自准方法调节叉丝位置 由于叉丝被灯照 Page 2 of 4无标题文档 2009 5 3 亮 通过它的光从物镜射出又由平面反射回来 调节平面反射镜处的倾斜螺丝和望远镜的倾斜螺丝就会在望 镜反射回来的光 这时再将目镜和叉线为一体一起移动 使看到叉丝象和叉丝无视差 即当人眼左右上下编移时看 到两者没有明显的相对位移 这时叉丝就算调在物镜的焦平面上 在衍射角测量中我们转动望远镜 为了减少测量 误差 我们还须使平行光正人射到光栅面上并且又使其衍射角处在与仪器度盘面的平行的平面内 因此还要使望远 镜的光轴调到垂直于仪器的旋转轴 为此 我们转动望远镜观察从平面反射镜反射回来的叉丝象相对望远镜分化板 中心有无位移 一般情况下两者之间是位移的 并且在望远镜转过180 角时产生一个大的位移量 这说明平面镜 对转轴还在倾斜 为了消除这种倾斜 我们还要调节平面处的螺丝和望远镜的螺丝使物移量各减少一半 量大位 移的 并且又保持叉丝及其象的清晰且无视差 以上调节反复进行几次 调好后就把望远镜固定不动 这时望远镜 部分的调节就算完成 2 平行光管部分的调节 它的作用主要是用来产生一定口径的平行光束 我们用钠光灯照亮平行光管中的狭缝 并前后拉动狭缝 使 在望远镜目 镜分划板处成清晰象且无视差 还要调节平行光管的倾斜螺丝 使狭缝象上下两端对称于望远镜的分划板中 心 完成上 述调节 平行光管就能正常工作 3 光栅的调节 光栅作为色散光元件 用它产生色散使其产生的衍射角处在与度盘平行的平面内 为此 在载物台放上光 栅 通过望远 镜目镜观察光栅面反射回来的叉丝象 并调节物台下的三个螺旋使之与划分板中心重合 这时光栅面同时垂 于平行光 管光轴和望远镜光轴 至此仪器调整完毕 可以进行谱线观察及测量工作 3 光谱衍射角的测量 1 此时 黄色狭缝象 0级 绿色光栅表面反射叉丝像及望远镜目镜分划板中心三者重合 记下0级位置 0 Page 3 of 4无标题文档 2009 5 3 2 转动望远镜 寻找1级衍射光 1级或 1级 用目镜分划板十字叉丝分别瞄准入1 入2两波长的衍射 像 记下 1 2角度值 3 根据光栅方程 分别计算入1 入2的值及谱线宽度 入 注意事项 1 测量前 一定将仪器调整为黄色狭缝象 0级 光栅表面绿色反射像 望远镜目镜分划板十字