汞光谱的色散研究(上课交)

1、汞光谱的色散研究xxx辽宇科技大学机械工程与自动化学院xxx 2011.5扌商要：复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫色散，色散可以利用分光计和三棱镜作为“色散 系统”的仪器来实现。复色光谱进入三棱镜后，山于它对各种频率的光具有不同的折射率，各种色 光的传播方向不同冇不同程度的偏折。因而在离开棱镜时就各自分散形成光谱。木实验是用分光计 和三棱镜将汞光分散形成光谱，来测出汞光通过三棱镜的折射率，来研究汞光的光谱。了解分光计 的结构。学习调节分光计，用最小偏向角法测玻璃的折射率，研究汞光谱的色散现象及折射率与频 率的关系。关键词：汞光、色散、三棱镜、光谱、偏折、最小偏向角让汞光射到玻璃棱镜上，光线

2、经过棱镜折射以后就在另一侧面得白纸屏上形成一条彩色光带其颜色 的排列是靠近棱镜顶角端是黄光（1）,靠近底边的一端是紫光，中间依次是黄光（2）、绿光、蓝紫 光，这样的光带叫色谱。色谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光。由单色光混合 而成的光叫复色光。自然界屮的太阳光、白炽电灯和日光灯发岀的光都是复色光.在光照到物体上 时，-部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同 物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。光波都有一定的频率， 光的颜色是山光波的频率决定的，在可见光区域，红光频率最小，紫光的频率最大，各种频率的光 在真空

3、屮传播的速度都相同，等于3.oxlov8m/s.但是不同频率的单色光，在介质中传播时由于受到 介质的作用，传播速度都比在真空屮的速度小，并且速度的人小互不相同.红光速度人，紫光的传 播速度小，因此介质对红光的折射率小，对紫光的折率大.当不同色光以相同的入射介射到三棱镜 上，红光发生的偏折最少，它在光谱中处在靠近顶角的一端.紫光的频率大，在介质中的折射率大, 在光谱中也就排列在授靠近棱镜底边的一端。理论依据：d上面左图的正三角形三棱镜冇ab与ac两个工作面，这两个工作面的交线称为棱，垂直于棱的面 称为主截面，两个t作面在主截面内的夹角称为顶角。平行光从三棱镜的一个折imab面入射。经 过两次折射

4、后从折射血ac出射，ld是入射光线，er是出射光线，§是这两条光线的夹角，称 为偏向角。实验中发现，改变入射角il时，偏向角也随z改变。当入射角il等于i4时，偏向角 u、有最小值，称为最小偏向角，记为6 mo可以证明，样品的折射率与最小偏向角有如下关系：.a + 6sin2 .a sm 2实验仪器：分光计杭州光学仪器厂 三棱镜南京光学仪器厂 汞光灯 氏春第五光学仪器丿（精度：1。只要测岀顶角a和最小偏向角5 m,便可求出m顶角a的理论值是60°,但因为工艺水平的限制, 顶角a的实际值会有所偏离，一般不应以理论值代入。数据记录表颜色2/nm读数次数123白光&左26

5、0° 40260° 40260° 40&右80° 4080° 40780° 40黄光（1）579.0209° 35209° 36209° 3829° 39，29° 4029° 42'e51° 0351° 0250° 30黄光（2）577.00左209° 36，209° 37209° 39，（参数：579.0 577.0 546435.8 404.7）0 29° 35，29° 36，

6、29° 38，051° 451° 3.5751° 1绿光546.1&左209° 14209° 17209° 16&右29° 15729° 16，29° 15，051° 25.5z51° 23551° 24.57蓝紫光435.8&左207° 09207° 06207° 07久28° 0827° 12;27° 10，052° 54753° 31753° 31

7、.57紫光404.70左206° 00206° 04206° 04'&右26° 0526° 0526° 057054° 37.5754° 35$54° 35.5f绻左煌h&右伟&黄 1 =丄工6；=】（51。03' + 51。02' + 50。30'） = 50。516 n 3.60。+ 50。516 sin2.60°sin3.a + 00.933, “-二 1.652sin11黄产tasin2&黄2u _3xio82 579.0=

8、 518,134.71512"左。右3xl08577.0= 519,930.676=!（51。4.5' + 51。3.5' + 51。1.5'） = 51。3.16'.a + e.60。+ 51。316sinn - 2 _sin2sin?0 824-.60° - 1 皿 sin2 2右"右)。绿左&左+ 30 绿=1（51。255' + 51。235' + 51。245'） = 51。245 n 3.a + e . 60。+ 51。24.5 sin sin计” 一sin2sin/s=i=3xl0854

9、6.1&蓝紫=;(=549,349.9360 蓝紫=-z<9i =1（52。54' + 53。31' + 53。315'） = 53。55'n 3.a + 0.60。+ 53。5.5sinn - 2 _sin 2sin?0 834=.60° = 1 " sin2 2f-1-/蓝紫一 2 _3x1 o8二=688,389.169435.80 紫=-yox =1（54。375' + 54。355' + 54。355'） = 54。362 n 3.a + 0sin2.asin2.60° + 54

10、76;30.5x sin2.60°sin20.8411= 1.68u _3xlq82 - 404.7= 741,289.844光色黃黃（2）绿光蓝紫光紫光f5. 18134*1015 5. 19930*1015 5. 49349*1015 6. 88389*10" 15 7. 41289*1015n1-651.651.651.671.68频率打折射率关系曲线图1.6851.681.6751.671.6651.661.6551.651.6451.641.6351.63970 厂寸cosl16slv0lbe66ll69丁0厂6寸06寸16gro厂6豈89970 厂 68cul

11、寸卜黄(1)黄(2)绿光蓝紫光紫光频率f/hz纟吉论：经实验测出汞光谱各光线的在三棱镜中的折射率和传播速度，并算出在三棱镜中的频率，并求 出各光线的折射率n与频率f的关系，光线的折射率越大频率越大，由于外界条件的影响，仪器的优劣 以及感觉器官的限制，三棱镜的顶角的误差，实验测得的数据只能达到一定程度的准确度，对于完成 每一个实验，如能预先了解测量所能达到的准确度，并在实验后科学的分析和处理数据的误差，对捉屈 实验水平冇一定的指导作用，木实验精度已达到很高，数据精确，达到优秀水平。参考文献：(1) 吴强光学m 科学出版社,2006. 70-78(2) 石顺祥，张海兴，刘劲松物理光学与应用光学【m】西安电子科技大学出版社，2006.8.295-322(3) 李学慧.大学物理实验【m】高等教育出版社，2006.1.88-95宋玉海，梁宝社.大学物理实验【m】.北京理工大学出版社，2006.8.110-119(4) (3)李学慧.大学物理实验【m】高等教育出版社，2006.1.88-95宋玉海(5) 宋玉海，梁宝社大学物理实验【m】北京理工大学出版社，2006.8.