分光仪的使用和光栅(北京科技大学).doc

实验报告科目：工科物理实验 实验日期：班级： 学生姓名：【实验名称】分光仪的使用和光栅【实验目的】1了解分光仪构造的基本原理，掌握仪器调节方法。2装我用光栅测量波长的原理和方法3了解色散与粪便本领的意义及测量方法。【实验原理】1分光仪结构光线入射到光学元件上，由于反射或折射等作用，使光线产生偏离，分光仪就是用来测量入射光与出射光之间偏离角度的一种仪器。要测定此角，必须满足两个条件： 入射光与出射光均为平行光； 入射光、出射光以及反射面或折射面的法线都与分光仪的刻度盘平行。为此，分光仪上装有能造成平行光的平行光管、观察平行光的望远镜及放置光学元件的载物台，它们都装有调节水平的螺钉。为了读出测量时望远镜转过的角度，配有与望远镜连接在一起的刻度盘。（1） 平行光管。又称准直管，用来产生平行光束。立柱固定在底座上，平行光管安装在立柱上，平行光管的光轴位置可以通过立柱上的调节螺钉分别进行左右、水平微调，平行光管有一狭缝装置1。旋松螺钉2，转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状，前后移动内套筒，使狭缝严格地处在透镜焦平面上，则平行光管发出狭缝平行光。（2） 望远镜。用来观察和确定平行光的前进方向。自准直望远镜8安装在支臂上，支臂和转座固定在一起并套在度盘上。当松开制动螺钉时，转座和度盘可以相对转动，当旋紧此制动螺钉，转座和度盘一起旋转。旋紧制动架与底座上的制动螺钉时，借助于此制动架末端上的调节螺钉可以对望远镜进行左右转动微调。望远镜的光轴位置，可以通过螺钉分别进行水平、左右微调。旋目镜调焦手轮，使目镜中能十分清晰地看到分划板上的分划线。旋松螺钉，转动目镜组使分划线成水平状。前后移动目镜组，使分划板处在物镜的焦平面上，则亮十字经物镜发出的光为平行光，当它被反射回望远镜时，将在分划板上成清晰的亮十字像，且与实物亮十字无视差。（3） 载物台。用来放置棱镜，光栅等光学元件的平台。载物台套在游标盘上，可绕中心轴旋转，旋紧载物台锁紧螺钉和制动架4与游标盘的制动螺钉时，借助于立柱的调节螺钉可以对载物台进行微调。放松载物台锁紧螺钉时，载物台可根据需要升高或降低。调到所需位置后，再把锁紧螺钉锁紧。载物台有三只调平螺钉，可用来调节载物台面，使之与旋转主轴垂直。（4） 读数装置。在底座中央固定一中心轴，度盘22和游标盘21套在中心轴上，可以绕中心轴旋转；度盘下端有轴承支撑，使旋转轻便灵活；度盘上的刻线把360圆周角分成720等份，每份为30。同一直径方向两端各有一个游标读数装置，测量时，对望远镜的两个位置中每一位置都读出两个数值，然后对同侧的差值读数取平均值，这样可以消除因偏心引起的误差。2 分光仪调节要求1） 调整望远镜使其适合观察平行光，即成为共焦光学系统。2）望远镜光轴垂直于仪器主轴3）平行光管发出平行光。4）平行光轴够垂直于仪器主轴。调节步骤如下；（1）目视粗调调节望远镜与平行光管的光轴，尽量使其与刻度盘平行；调节载物台调平螺钉20使载物台尽量与刻度盘平行。（2）调节望远镜 A自准法调节望远镜使其适合观察平行光。a点亮小灯，调节目镜与分划板的距离，看清分划板上的叉丝。b将平行平面反射镜放置在载物台上。将望远镜正对平面反射镜，使得望远镜光轴大致垂直于反射面，缓缓地左右移动载物台是从平面镜反射回来地光进入望远镜。找到光团后，转动手轮使B筒前后移动使得光团处呈现叉丝地像。B 用半近调节法调节望远镜使其光轴与仪器主轴垂直。a转动载物台，依次使反射镜地两个镜面正对望远镜，调节直至两个反射地叉丝均位于望远镜地视场中。b看清两个叉丝后，采用半近似调节法调节，使得像在视场中地竖直线上，用同样地方法反复数次，直至望远镜地光轴已垂直于仪器地主轴。 （3）调节平行光管A调出平行光：a取下平面镜。开亮钠光灯，松开螺钉11，狭缝转成水平，看到狭缝地像。b调节平行光管与光轴高低螺钉22，使狭缝像与分划板叉丝地中央水平横线重合，此时平行光管光轴与仪器主轴相垂直c转动狭缝使其平行于叉丝竖直线，调节平行光管水平方向调节螺钉14，位于叉丝竖直线，直至重合d仔细地前后抽动狭缝体消除视差， B转动手轮调节狭缝宽度 C锁紧狭缝体3光栅光栅是一种重要的分光元件，分为透射光栅和反射光栅。入射光在光栅上发生衍射时，不同波长的光被分开光栅公式和用光栅测波长。光栅公式，一束波长为的平行光垂直照射在光栅上。经过光栅衍射后沿某一方向传播的光，其传播方向与入射光方向之间的夹角成为该传播方向的衍生角。有衍生理论可知，在衍射角k满足下式的方向上出现极强条文即dsink=k式中，k=0，1，2，表明光栅的级次；d=a+b 为光栅常数；k 为第k级衍射角【实验内容与测量】1.光栅的调节 （1）使光栅平面与仪器主轴平行，且垂直于平行光管光轴 当分光仪调好后，使望远镜分划板上的竖线对准平行光管狭缝的像，固定望远镜和平行光管。将光栅按照图所示的方式放置在载物台上，挡住平行光管狭缝的入射光，开亮望远镜上的小灯，转动平台观察反射回来的绿色小灯叉丝像。使二者重合。（2）调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行 松开固定望远镜止动螺钉15使望远镜可以转动，使平行光管射出平行光，左右转动望远镜观察0 级1 级2级谱线，以分划板横线为参考线，比较左右两侧谱线在视场中的高度是否一致，如果不同，调节螺钉B1，使谱线等高。此时光栅透光狭条即与仪器主轴平行。 2.测量（1）点钠灯，照亮平行光管的狭缝，向左转动望远镜至钠黄光的第0级谱线左边的第