大学物理实验教案-用透射光栅测定光波波长

1、名师精编 优秀教案高校物理试验教案试验名称 用透射光栅测定光波波长教学时数 2 学时1、懂得光栅衍射的基本原理与特点；教学目的 2、把握分光仪、 光栅的调剂要求与方法,把握各步调剂的目的和实现的判据；和要求 3、熟悉光栅光谱的分布规律,并能正确判别衍射光谱的级次；4、利用光栅测定光栅常量、光波波长；教学重点1、分光仪、光栅的调剂要求与方法；2、正确判别衍射光谱的级次；3、分光仪的正确读数；教学难点1、分光仪、光栅的调剂要求与方法；2、分光仪的正确读数；1、分光仪的调整教学内容2、光栅的调整 3、在分光仪上正确测量光栅各级衍射角4、测定光栅常量、光波波长教学方法 先讲授,然后实际演示操作要点；教

2、学手段时间安排板书设计同学操作,随堂检查操作情形；依据同学的操作情形将简单犯错的问题做 重点提示,同学可以依据操作中遇到的详细问题个别提问；讲授 30 分钟,同学操作70 分钟；试验目的、测量关系式、 数据记录表格；1、杨述武等,一般物理试验 （第四版） M. 北京： 高等训练出版社, 2022. 主要参 考资料2、郑庚兴,高校物理试验M. 上海：上海科学技术文献出版社,2022. 3、黄水平,高校物理试验M. 北京：机械工业出版社,2022. 4、徐扬子,丁益民,高校物理试验M. 北京：科学出版社,2022. 5、李蓉,基础物理试验教程M. 北京：北京师范高校出版社,2022.名师精编 优秀

3、教案试验名称： 用透射光栅测定光波波长试验目的：1、懂得光栅衍射的基本原理与特点；2、把握分光仪、光栅的调剂要求与方法,把握各步调剂的目的和实现的判据；3、熟悉光栅光谱的分布规律,并能正确判别衍射光谱的级次；4、利用光栅测定光栅常量、光波波长；试验仪器 ：分光计 透射光栅双面反射镜 汞灯试验原理 ：如以单色平行光束垂直照耀光栅,通过每个狭缝的光都会发生衍射,这些衍射光又在一些特别方向上被透镜会聚于焦平面上一点后,因干涉加强而型成各级亮线,如图 1,如衍射角为 的光束经透镜会聚后相互加强,就角 必需满意关系式d sin k k , k 0 ,1, 2 , 3 ,.即光程差必需等于光波长的整数倍；

4、式中 为单色光波长, k 是亮条纹级次,k为 k 级谱线的衍射角；此式称为光栅方程,它是讨论光栅衍射的重要公式；汞灯的光栅光谱示意图假如入射光是复色光,由于各色光的波长各不相同,就由公式（41-1 ）可以看出,其衍射角 k也各不相同, 经过光栅后, 复色光被分解为单色光；在中心 k 0,k 0 位置处,各色光仍将重叠在一起,形成 0 级亮条纹； 而在中心亮条纹两侧,各种波长的单色光产生各自对应的谱线, 同级谱线组成一个光带,这些光带的整体叫做衍射光谱；如下列图,它们对名师精编 优秀教案称地分布在中心亮条纹的两侧；1、 测量光栅常数用汞灯光谱中的绿线（k546.07 nm ）作为已知波长测量光栅

5、常数d；测量公式dksin2、 测量波长 用上面求出的光栅常数,测量光谱线的波长；测量公式3. 光栅的角色散dsinkk角色散是光栅的重要参数,它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角距离；汞灯光谱中双黄线的波长差之差=2.06nm,两条谱线偏向角之差和两者波长之差之比：D 对光栅方程微分可有Ddkcos由上式可知,光栅光谱具有如下特点：光栅常数 数的光谱有较大的色散率；试验内容1、光栅的调剂d 越小, 色散率越大； 高级数的光谱比低级（1）调剂分光计,使望远镜对准无穷远,望远镜轴线与分光计中心轴线相垂直,平行光管 出射平行光；调剂方法见光学试验常用仪器部分；狭缝宽度调至约 1 毫米；（2）安置

6、光栅,要求入射光垂直照耀光栅表面,平行光管狭缝与光栅刻痕相平行；（3）调剂光栅使其刻痕与转轴平行；留意观看叉丝交点是否在各条谱线中心,假如不是,可调剂螺丝予以改正,调好后,再回头检查光栅平面是否仍保持和转轴平行；如有了转变,就要反复多次,直到两个要求都满意为止；2、测定光栅常数 以汞灯为光源,测出 K= 1 波长为 5460.7nm 绿光衍射角 ,求 d；但应留意： +1 与 -1 级的衍射角相差不能超过几分,否就应重新检查入射角是否为零；3、测定未知光波波长及色散率 用上法在 K= 1 时测出汞的紫、双黄线的衍射角,求出 它们的波长；3、测定未知光波波长求出汞的两条黄线 1 及 2 的衍射角角之差,求出 1 及 2 并运算出 ,再名师精编 优秀教案求出光栅的角色散率；试验数据处理 1、测量光栅常量测1L绿色光谱线角坐标K=+1 1R11 L衍射角1 R1R衍射角量K=-1 1L平均值次1R1L14数1 2 3 dsin12、测量光波波长谱测1L光谱线角坐标11L衍射角1R1R波长平均线量K=-1 K=+1 波长颜次1R1L1R1L/ nm/ nm4色数1 紫 2 3 1 黄 2 内 3 1 黄 2 外 3 与教材 P3给出的相应波进步行比较 3、测定光栅的角色散黄（内）黄 外）内=外=外-内=D=Dd1cos将两者进行比较摸索题1、光栅方程和色散