光栅特性及光谱波长的测量

1、 中国地质大学（武汉）课程名称：近代物理实验实验名称：光栅特性及光谱波长的测量 学院：数学与物理学院班号：组号：组员：指导老师：光栅特性及光谱波长的测量实验地点:光栅特性及光谱波长的测量一、实验目的了解光栅的主要特性测量实验所用光栅常数测量汞灯的谱线波长测量氢灯的谱线波长二、实验原理光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，它可以把入射光中不同波长的光分开。 利用光栅分光制成的单色仪和光谱仪已被广泛应用。衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，我们实验所用的是平面透射光栅，它相当于一组数目极多，排列紧密均匀的平行狭缝目极多，排列紧密均匀的平行狭缝。根据夫琅和费衍射原理，每一单色平行光垂直投射到光栅平面上，被

2、衍射，亮纹条件为：dsin 9 =K 入（K=0, 1, 2, 3,222222）d光栅常数9 衍射角入 单色光波长由于汞灯产生不同的单色光，每一单色光有一定的波长，因此在同级亮纹时，各 色光的衍射角9是不同的。除中央亮纹外各级可有四条不同的亮纹， 按波长不同 进行排列，这样，若对某一谱线进行观察（例如黄光 入y=5790 A0）对准该谱线的某级亮纹（例如K= 1）时，求出其平均的衍射角9y，代入公式就可求光栅常数d,然后可与标准比较。本实验采用 d=1/1000厘米 的光栅。相反，若将所求得的光栅常数 d,并对绿光进行观察，求出某级亮纹（如K= 1）的平均衍射角9y，代入公式，又可求出入g。

3、 同理，可以同级亮纹或不同亮纹的其他谱线进行观察和计算。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，其夫朗和费衍射主极大由下式决 定:dsin =m 入(9 1)式中：光栅常数d = a + b9:衍射角大级次m =0車111, 2A =此式称光栅方程J由式得：光栅特性及光谱波长的测量（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FB760-9光谱波长测量仪，透射光栅（1|50, 1|100mm）,氢灯，汞灯，钠灯， 可调狭缝，测微目镜，凸透镜等。四、实验内容（1）支起实验仪器，调节灯光，狭缝，透镜的同轴等高，（2）在测量圆台上放上被

4、测光栅，调节透镜产生良好聚焦，看到清楚的钠光谱 线。（3） 测量出k=1,-1,2,-2级的谱线夹角B。利用公式，在知道钠光波为 289nm 的条件下，求出光栅常数d值。数据记录如下：实验一：光栅常数的测量：k+1+2-1-29 / 1020.6510.520.5sin 90.1740.3520.1820.350d/nm3392.93339.93232.73363.8d平均/nm3332.3实验二：汞光灯的观察与谱线波长的测量:谱线读数显微镜的位置9入+-左右左-右左右左-右k= 1紫354.2175.57.59190.27.27.3423.4青357.3173.56.911192.39.38

5、.1469.5黄351.81731011.51939.910578.6k= 2紫346.8168.214.916.71981515431.2青343.71641720.520218.918514.9黄341.5162.820.221.920321.120.6586.2入平均/nm入紫入青入黄427.3492.2582.4光栅特性及光谱波长的测量EE(435.8)E(546.1)E(579.1)1.9%9.9%0.57%光栅常数d=3332.3nm实验三：氢原子巴尔末系光谱的观察与谱线波长的测量k谱线9sin 9入k谱线9sin 9入+1H a350.20.170566.49+2H a159.50.350583.15H B353.50.113376.55H B1660.241401.54H 丫354.20.101336.56H 丫1680.208346.560361.80.0311830.052-1H 丫369.20.160533.17-2H 丫1980.309514.84H B370.30.179596.48H B200.20.342569.82H a373.10.227756.43H a207.10.456759.76入平均/nmH a666.4575H B486.0975H 丫432.7825理论值： H a : 656.3nm H B