分光计论文关于分光计测量方法论文范文参考资料

分光计论文关于分光计测量方法论文范文参考资料 摘 要：全面介绍了大学物理实验中分光计测量三棱镜顶角、棱镜最小偏向角、棱镜折射率、液体折射率、光*长及光栅常量等多种物理量的测量原理及方法，对今后大学物理实验的教学有着重要指导意义。 关键词：光学仪器：分光计：三棱镜：波长：折射率 ：TH74; 043-33; G642.423 文献标志码：A DOI:10.3969/jissn1674-9146.xx.06.024 分光计是一种能精确测量角度的光学仪器，不仅是大学物理光学实验室中重要的实验仪器，而且在生活工作中也有着广泛的用途，常常被应用于光谱分析、土壤勘探、玻璃折射率测定等方面的研究。本文着重介绍应用分光计测量不同物理量的方法及实验原理，并对这些原理和方法的特点进行归纳、概括，以期为今后的实验教学提供参考。 1 分光计介绍 分光计是光学实验中常用的一种测量仪器，主要由底座、望远镜、平行光管、准直管、载物平台和刻度圆盘等部分组成，见第25页图1。分光计的底座平稳而坚实：准直管用来产生平行光：望远镜用来接收平行光，观测实验现象：载物平台用来放置三棱镜及光栅等光学器件：从刻度圆盘读出被测量的角度。利用分光计可以测量三棱镜顶角、棱镜的最小偏向角、三棱镜的折射率，还可以测量光栅常量，也可以进一步测量光*长。 2 光*长的测定 从准直管里出射的平行复色光垂直照射到光栅上，光波经过光栅每条狭缝发生衍射，而光栅每条狭缝的衍射光相互之间还要发生干涉，这是因为经过光栅之后的条纹实际上是光波干涉和衍射共同作用的效果。设光栅相邻狭缝之间不透光部分的宽度为a，狭缝宽度为b，则相邻两缝间的距离d=a+b，d为光栅常量，光栅常量是光栅的重要参量之一。 当光线垂直入射形成衍射（入射角为0）时，光栅方程为 dsinK= K K=0，1，2， (1)式中：k，为衍射角；K为衍射级次；入为波长。当入射光为复色光，且K=O时，不同波长的零级亮纹重叠在一起，零级条纹仍为复色光。 在相同级次范围内，不同颜色的明条纹的位置相互分开，并且随波长发生变化，不同波长的明条纹有不同的衍射角，因此，转动望远镜将会观察到不同颜色的谱线。谱线零级条纹还是复色光，在零级条纹两侧依次出现紫光、绿光、黄光等彩色谱线，这种由光栅分光产生的光谱称为光栅光谱。*亮线是零级条纹。在零级两侧分布着不同波长的衍射谱线，在K =+1范围内的谱线称为第一级光谱线。向外侧依次还有第二级、第*谱线。由于衍射光强较弱，实验中通常观察第一级范围内的谱线分布情况。 实验室通常采用的光源为汞灯（它发出的是波长不连续的可见光，其光谱是线状光谱）。光进入平行光管后垂直入射到光栅上，通过望远镜可观察到光栅光谱。对应于某一级光谱线衍射角可以精确地在分光计刻度盘上读出。根据光栅方程，若汞灯绿色谱线波长已知，则可求得光栅常数d的值，再由该值及衍射角求得各谱线对应的光*长。 3 三棱镜顶角的测量 第25页图2为反射法测三棱镜顶角。图中，AB和AC为三棱镜的折射面，为透光平面：BC为三棱镜的底面，为毛玻璃面；为三棱镜的顶角。一束平行光从三棱镜顶角入射，经过AB和AC面分别反射，反射光线分别沿1和2方位射出，由几何学关系可知 准直管产生平行光，转动载物平台，使平行光入射到三棱镜，用望远镜测出反射光线角位置，代入到式(2)中，即可得到三棱镜的顶角。 图1 分光计 图2 反射法测三棱镜顶角 4 玻璃棱镜折射率的测量 已知三棱镜的折射率为 式中：为顶角；min为最小偏向角。利用分光计测出棱镜的顶角以及最小偏向角min，即可得到棱镜的折射率。 假设有一束单色平行光入射到棱镜上，经过两次折射后射出，则入射光线与出射光线间的夹角min称为偏向角，见图3。 将三棱镜至于载物平台，转动载物平台，改变入射光的入射角，用望远镜接收三棱镜出射光线，在入射角由小增大的过程中，出射光线开始往一个方向移动，即偏向角发生变化。继续缓慢转动载物平台，出射光线继续往同一个方向移动：当载物平台转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，出射光线将突然向反方向移动，则此转折位置即是偏向角达到最小值时的角度，测出此时的偏向角，结合三棱镜顶角，代入式(3)中，即可得到三棱镜的折射率。 5 液体折射率的测量 在一直角棱镜的AB面上充满了折射率为n的液体，棱镜的折射率为nl，使得nln，则液体折射率为 用单色的扩展光源照射分界面AB,用望远镜对准出射光方向观察时，会出现明暗半荫的视场，测出半荫视场分界线与棱镜AC面法线的夹角，代入式(4)即可算出液体折射率，见图4。 图3 最小偏向角的测定 图4 液体折射率的测定 6 总结 分光计是大学物理光学实验中重要的测角仪器，可以用来测量光线偏转角度，如反射角、折射角、衍射角等，通过测量这些角度能进一步确定光波的波长、棱镜的折射率、光栅常数。本文分