分光計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱：分光計(jì)調(diào)整及光柵常數(shù)測量 學(xué)院：生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)班級：水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué) 151 學(xué)生姓名： 邱 靜學(xué)號： 5601215014 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓座位號： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第14周星期六上午下午四點(diǎn)開始 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.了解分光計(jì)構(gòu)造的基本原理。 2 .學(xué)習(xí)分光計(jì)的調(diào)整技術(shù)，掌握分光計(jì)的正確使用方法。 3 .利用分光計(jì)測定光柵常數(shù)。 二、實(shí)驗(yàn)原理： 1 .分光計(jì) 光線入射到光學(xué)元件上，由于反射或折射等作用，使光線產(chǎn)生偏離，分光計(jì)就是用 來測量入射光與出射光之間偏離角度的一種儀器。要測定此角，必須滿足兩個(gè)條件： 入射光與出射光均為平行光； 入射光

2、、出射光以及反射面或折射面的法線都與分光計(jì)的刻度盤平行。 為此，分光計(jì)上裝有能造成平行光的平行光管、觀察平行光的望遠(yuǎn)鏡及放置光學(xué)元 件的載物臺，它們都裝有調(diào)節(jié)水平的螺釘。為了讀出測量時(shí)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度，配有與 望遠(yuǎn)鏡連接在一起的刻度盤，如圖4-1所示。各部分別介紹如下： 讀數(shù)裝置。在底座19的中央固定一中心軸，度盤22和游標(biāo)盤21套在中心軸上， 可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)；度盤下端有軸承支撐，使旋轉(zhuǎn)輕便靈活；度盤上的刻線把360。圓周 角分成720等份，每份為30。同一直徑方向兩端各有一個(gè)游標(biāo)讀數(shù)裝置，測量時(shí)，對望 遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)位置中每一位置都讀出兩個(gè)數(shù)值，然后對同側(cè)的差值讀數(shù)取平均值，這樣可 以消除因偏

3、心引起的誤差（見本實(shí)驗(yàn)參考資料）。 平行光管。立柱23固定在底座上，平行光管3安裝在立柱上，平行光管的光軸位 置可以通過立柱上的調(diào)節(jié)螺釘26、27分別進(jìn)行左右、水平微調(diào)，平行光管有一狹縫裝置 1。旋松螺釘2，轉(zhuǎn)動裝有狹縫的內(nèi)套筒使狹縫成嚴(yán)格的垂直狀，前后移動內(nèi)套筒，使狹 縫嚴(yán)格地處在透鏡焦平面上，則平行光管發(fā)出狹縫平行光。 望遠(yuǎn)鏡。阿貝自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡8安裝在支臂14上，支臂和轉(zhuǎn)座20固定在一起并套在 度盤上。當(dāng)松開制動螺釘16時(shí)，轉(zhuǎn)座和度盤可以相對轉(zhuǎn)動，當(dāng)旋緊此制動螺釘，轉(zhuǎn)座和 度盤一起旋轉(zhuǎn)。旋緊制動架18與底座上的制動螺釘17時(shí)，借助于此制動架末端上的調(diào)節(jié) 螺釘15可以對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行左右轉(zhuǎn)動微調(diào)

4、。 望遠(yuǎn)鏡的光軸位置，可以通過螺釘12、13分別 進(jìn)行水平、左右微調(diào)。 阿貝自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12-2所示，從目鏡所見分劃板視場如圖4-3。旋目 鏡調(diào)焦手輪11，使目鏡中能十分清晰地看到分劃板上的分劃線。旋松螺釘9，轉(zhuǎn)動目鏡 組10使分劃線成水平狀。前后移動目鏡組，使分劃板處在物鏡的焦平面上，則亮十字經(jīng) 物鏡發(fā)出的光為平行光，當(dāng)它被反射回望遠(yuǎn)鏡時(shí)，將在分劃板上成清晰的亮十字像，且 與實(shí)物亮十字無視差。 載物臺。載物臺5套在游標(biāo)盤上，可繞中心軸旋轉(zhuǎn)，旋緊載物臺鎖緊螺釘7和制 動架4與游標(biāo)盤的制動螺釘25時(shí)，借助于立柱23的調(diào)節(jié)螺釘24可以對載物臺進(jìn)行微調(diào)。 放松載物臺鎖緊螺釘時(shí)，載物臺可根

5、據(jù)需要升高或降低。調(diào)到所需位置后，再把鎖緊螺 釘鎖緊。載物臺有三只調(diào)平螺釘6，可用來調(diào)節(jié)載物臺面，使之與旋轉(zhuǎn)主軸垂直。 照明。外接6.3V電源，插頭插在底座的插座上，經(jīng)導(dǎo)電環(huán)通到轉(zhuǎn)座的插座上， 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的照明器插頭與之相接，這樣可以避免望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時(shí)電線拖動。 2 .光柵 光柵是由許多等寬度a （透光部分）、等間距b （不透光部分）的平行縫組成的一種 分光元件。當(dāng)波長為入的單色光垂直照射在光柵面上時(shí)，則透過各狹縫的光線因衍射將 向各方向傳播，經(jīng)透鏡會聚后相互干涉，并在透鏡焦平面上形成一系列間距不同的明條 紋。根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下式?jīng)Q定： (4-1 ) (a+b

6、) sin k=k 入(k=0 , 1, 2,) 式中a+b=d稱為光柵常數(shù)，k為光譜級數(shù)，氐為第k級譜線的衍射角。見圖4-4 , k=0對 應(yīng)于 =,稱為中央明條紋，其它級數(shù)的譜線對稱分布在零級譜線的兩側(cè)。 如果入射光不是單色光，則由式（4-1 ）可知，入不同，颯也各不相同，于是將復(fù)色 光分解。而在中央k=0 ,城=0處，各色光仍然重疊在一起，組成中央明條紋。在中央明 條紋兩側(cè)對稱地分布k=1 , 2,級光譜線，各級譜線都按波長由小到大，依次排列成一 組彩色譜線，如圖4-5所示。 根據(jù)式（4-1 ），如能測出各種波長譜線的衍射角 侏，則從已知波長入的大小，可以 算出光柵常數(shù)d ；反之，已知光

7、柵常數(shù)d，則可以算出波長入。 三、實(shí)驗(yàn)儀器： 分光計(jì)，鈉光燈，雙平面鏡，光柵。 圖19-1 jjy型r分光計(jì) f.狹纏以.輒釘泊.半行光笹；4一制動雄；5.載物臺逋螺釘沖.塑遠(yuǎn) 犠*螺釘門0,目鏡組；II.手輪12. 13.14.支臂;1516. 17.螺 釘門i求得光柵常數(shù)d，由利用不確定度傳遞公式 sin (4-3 ) 求得，則光柵常數(shù)d= d 士 Ad 注意要化為弧度。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理: 衍射光譜級 次 -1 1 -2 2 左側(cè)衍射光 117度27分 98 度 34 126 度 54 88度31分 角坐標(biāo) 分 分 右側(cè)衍射光 297度30分 278 度 38 306 度 53 268度32分 角坐標(biāo) 分 分 六、誤差分析： 由于刻度盤中心與游標(biāo)盤中心并不一定重合，真正轉(zhuǎn)過的角度同讀出的角度之間會 稍有差別，這個(gè)差別叫“偏心差” 七、思考題: 1. 應(yīng)用分光計(jì)進(jìn)行測量之前，應(yīng)調(diào)節(jié)到何種狀態(tài) ？ 答：1.望遠(yuǎn)鏡聚焦平行光，且其光軸與分光計(jì)中心軸垂直.2.載物臺平面與分光 計(jì)中心軸垂直. 2. 調(diào)節(jié)分光計(jì)的基