分光计的调节及光栅常数的测量

1、南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与光栅系数的测量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点： 311座位号： 9实验时间：'、实验目的：1. 学会如何调节分光计。2. 熟悉分光计的使用方法。3. 使用透射光栅和分光计测定光栅常数。、实验原理：1. 分光计的结构平行光営载物台望远頤2. 分光计的调节1 ）目测调节根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行光管光 轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平调节螺丝，使载物台面大致呈水平状态。2 ）用自准法调整望远镜（1）点亮照明小灯，调节目镜和分划板间的距离，看清分划板上的准线

2、和和带有绿色的小十字窗 口（目镜对分划板调焦）（2）将准直镜放在载物台上，使得准直镜的两反射面与望远镜大致垂直。轻缓的转动载物台，从 侧面观察，判断从准直镜正反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜内。（3 ）从望远镜的目镜中观察到亮的十字像，前后移动目镜对望远镜调焦，使得亮十字像成清晰像。 再调准线与目镜间的距离，使目镜中既能看清准线，又能看清亮十字像。注意准线与亮十字像之间有 无视差，如有视差，贝u需反复调节，予以消除。3. 用逐次逼近各半调整法调整望远镜光轴与分光计中心轴垂直将准直镜仍竖直置于载物台上，转动载物台，使望远镜分别对准准直镜的反射面。利用自准法可以 分别观察到两个十字反射像。分别

3、调节望远镜方位和载物台平面，使准线和十字反射像重合。即转动 载物台使望远镜先对准准直镜的一个表面，若从望远镜中看到准线和十字反射像不重合，他们的交点 在高低方面相差一段距离此时调节望远镜倾斜度，使差距减小一半，再调节载物台螺丝，消除另 一半距离使准线和十字反射像重合， 然后将载物台旋转180°,使望远镜对着双面镜的另一面， 采用同 样的方法调节，如此重复调整数次，直到转动载物台时，从双面镜前后两表面反射回来的十字像都能 与准线重合为止，这就是逐次逼近各半法。4. 调整平行光管1 ）目测粗调至平行光轴大致与望远镜光轴相一致2 ）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节目镜，直到看见清晰的狭缝

4、像为止，然后调节缝宽，使 望远镜视场中缝宽约为1mm丄调节缝宽，使望远镜视场中缝宽约为i mm;3）调节平行光管的倾斜度，达到右图的状态，此时平 行光管与望远镜的光轴在同一水平面内， 并与分光计中心 轴垂直。4 ）消除视差，稍微移动望远镜的目镜套筒及转动目镜， 最后达到移动头部时，准线与像无相对移动为止亠b5. 光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，已广泛应用 在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，实际上平面平面透射光 栅是一组数目极多的等宽等间距的平行狭缝， 如下图所示狭缝光源s位于透镜匚的物方焦平面上，g为光栅，光栅上相邻狭 缝间距d，狭缝缝宽a，缝间 不透光部分宽为b，b称为光栅 常量。本实验所用的

5、全息光栅，则是用全息技术将一系列致密的、等距 的干涉条纹在涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理后，感光的部分成为不 透明的条纹，而未感光的部分成透光的狭缝。每相邻狭缝间的距离d就（1）是光栅常量d，如右图所示。自射出的平行光垂直照射在光栅 g上，透镜l2将与光栅法线成二角的衍射光汇聚于其像方焦面上的p点，产生衍射亮条纹的条件是ds n 二 k上式称为光栅方程，式中日是衍射角，人是光波波长，k是条纹级数（k = 0, 土 1，土2，），衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射像，是一条细锐的亮线。当k = 0时，在日=0的方向上，各种波长的亮线重叠在一起，形成明亮的零级像。对于k的其它数值，不同波长的亮线出现

6、在不同的方向上形成光 谱，对称的分布在零级条纹的两侧。因此，若光栅常量 d已知，测出某谱线的衍射角日和光谱级k，则 可由上式求出该谱线的波长 人；反之如果波长九是已知的，则可求出光栅常量d。三、实验仪器：分光计，平面透射光栅，汞灯，准直镜四、实验内容和步骤：1. 调节分光计2. 光栅位置的调节（1）根据衍射角测量要求，光栅平面应调节到垂直于入射光（2）根据衍射角测量要求，光栅衍射面应调节到和观测面度盘一致3. 当分光计调节完成以后，使望远镜对准平行光管，从望远镜中观察被找照亮的平行光管狭缝的像，使其和叉丝的竖直线重合，固定望远镜，放置光栅，点亮目镜叉丝照明灯（移开或关闭狭缝照明灯），左右转动载

7、物平台，看到反射的绿十字，调节平台螺钉使绿十字和目镜中的调整叉丝重合，这是光栅面已垂直入射光4. 测光栅常量d根据式（1），只要测出第k级光谱线中波长已知的谱线的衍射角日，就可以求出d值，这里我们选择汞灯光谱中得绿线（x =546.07nm），转动望远镜到光栅的一侧，使叉丝的竖直线对准已知波长的第 2级谱线的中心，记录二游标值，移动望远镜，分别测量k=1，k=-1，k = -2时的二游标值，同一游标的两次读数之差是衍射角 日的两倍，计算d值平均值五、实验数据与处理：衍射光谱级次k-11-22左侧衍射光角坐标0 左102 ° t140° 20'80° 15&

8、#39;162 ° 9'右侧衍射光角坐标0右282 ° 6'320° 22'260 ° 14'342 ° 13'2纵左厂8左i|2%右=0猪i -日右i38° 13'38° 16'81° 54'81° 59'亍2日k左+观右 吩238° 14' 3081° 56' 30厂瓦k 219° 12' 1540° 58' 15si n纵0.32890.6561d1660.29nm1664.59nmd1662.44nm! n送(di-d)2db = ” = 3.0 4nmn -1da = 1nmd = jda2 + db