用透射光栅测光波波长 物理实验报告

华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学年级、班级课程名称物理实验实验项目用透射光栅测光波波长实验类型□验证□设计□综合实验时间2012年3月21实验指导老师实验评分一、实验目的：1、加深对光的衍射和光栅分光作用基本原理的理解。2、学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常数。1二、实验原理：1如图1所示，自透镜L1射出的平行光垂直地照射在光栅Ｇ上。透镜L2将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其第二焦平面上的Pθ点。产生衍射亮条纹的条件可由光栅方程求得：（＝1，2，…，n）（1）式中角是衍射角，是光波波长，是光谱级数，d是光栅常数。当k＝０时，根据（1）式，任何波长的光都在的方向上，即各种波长的光谱线重叠在一起，形成明亮的零级光谱，对于的其它数值，不同波长的光谱线出现在不同的方向上（的值不同），的正负两组光谱，对称地分布在零级光谱的两侧。若光栅常数已知，在实验中测定了某谱线的衍射角和对应的光谱级，则可由（1）式求出该谱线的波长；反之，如果波长是已知的，则可求出光栅常数。光栅方程对微分，就可得到光栅的角色散率（2）角色散率是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角间距，当光栅常数愈小时，角色散愈大；光谱的级次愈高，角色散也愈大。且当光栅衍射时，如果衍射角不大，则接近不变，光谱的角色散几乎与波长无关，即光谱随波长的分布比较均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的不同。当常数已知时，若测得某谱线的衍射角和光谱级，可依（2）式计算这个波长的角色散率。三、实验仪器：分光计，平面光栅，汞灯四、实验内容与步骤：测定衍射角从光栅的法线（零级光谱亮条纹）起沿一方向（如向左）转动望远镜筒，使望远镜中叉丝依次与第一级衍射光谱中紫、绿、黄（两条）四条谱线重合（注意使用望远镜方位角微调螺钉），并记录与每一谱线对应的角坐标的读数（两个游标φ1和φ1＇都要读。注意：此时读出的是角位置，不是衍射角）。再反向转动望远镜，越过法线，记录另一边四条谱线对应的角坐标的读数φ2和φ2＇。对应同一颜色谱线的左右两边的角坐标之差，即为该谱线衍射角θ的2倍。五、数据处理：１.求出各谱线的θ及平均值。光谱级数光谱K=1K=-1紫102328251172297572945”绿100828012118512985692145”黄1993527937119192992895345”黄2993127933119312993410015”2.以汞灯绿谱线的波长为已知，将所测绿谱线的衍射角θ代入（1）式，其中，求出光栅常数(汞灯绿谱线的波长5460.710m)d==3.363．由其它三条谱线（紫、黄）衍射角θ和求得的代入（1）式，算出相应的波长。紫：黄1：黄2：4.将汞灯各谱线的衍射角代入（2）式中，计算出光栅相应于各谱线的第一级角色散率。紫：D=绿：D=黄1：D=黄2：D=六、思考题：1、调节光栅过程中，如发现光谱线倾斜，说明什么问题？应如何调整？可能是光栅摆歪了，把光栅垂直摆放即可。2、实验中你最多能观察到几级光谱？最多能看见2级（0级、1级）3