光柵特性的研究

組員：光柵特性的研究目錄實(shí)驗?zāi)康膶?shí)驗儀器實(shí)驗原理實(shí)驗步驟數(shù)據(jù)處理實(shí)驗結(jié)論心得體會一、實(shí)驗?zāi)康?.熟悉分光計的構(gòu)造和調(diào)節(jié)原理2.深入研究光柵的光學(xué)特性二、實(shí)驗儀器①汞燈②氫燈③分光計④光柵三、實(shí)驗原理1、光柵方程（1）當(dāng)平行光垂直入射光柵時，發(fā)生多光束衍射，產(chǎn)生譜線的位置由正入射的光柵方程dsinθ=kλ(k=0,±1,±2…)①決定，其中d=a+b為光柵常量，θ為衍射角，k為譜線級數(shù)，λ為光波波長。對于正入射來說，譜線在零級兩側(cè)對稱分布。（2）當(dāng)平行光斜入射時，光柵方程為dsinθ±dsini=kλ(k=0,±1,±2…)②三、實(shí)驗原理最小偏向角存在的數(shù)學(xué)推導(dǎo)：當(dāng)k>0時②式取正，即dsinθ+dsini=kλ(k=1,2，3…)③sinθ+sini=kλ/d④定義偏向角為Δ，Δ=θ+i要求Δ的最小值，則需要=0且>0即需要dΔ/di=dθ/di+1=0⑤d2Δ/di2=d2θ/di2>0⑥由d(sinθ+sini)/di=0可知dθ/di=-cosi/cosθ⑦,代入⑤⑥式可知當(dāng)θ=i時Δ有最小值，記作，此時=θ+i=2θ,這時的光柵方程③可得最小偏向角處的光柵方程2dsin(Δ/2)=kλk=1,2,3…

⑦三、實(shí)驗原理最小偏向角存在的理論分析：當(dāng)平行光斜入射時，由于入射角的變化產(chǎn)生了兩方面的變化①光柵有效截面的變化②引入了入射前的的光程差。對①，入射光波的光柵有效截面由d變成了dcosi，這將使光譜線在零級兩側(cè)對稱外移；對②有了附加光程差dsini，在k>0部分dsini使θ減小譜線外移，在k<0部分dsini使θ增大譜線內(nèi)移。綜合來講，對負(fù)級次譜線①②使譜線外移；對正級譜線①②使譜線先內(nèi)移后外移。也正是因此，譜線將非對稱分布。結(jié)論：只有在k>0側(cè)存在最小偏向角三、實(shí)驗原理2、利用氫原子光譜計算里德伯常數(shù)、普朗克常數(shù)由原子物理知識可知巴爾末公式波數(shù)v=1/λ=RH(1/22-1/n2)⑧同時又氫原子躍遷是能量變化ΔE-hv=hc/λ=13.6eV(1/4-1/n2)從而h=13.6eV(1/4-1/n2)λ/c⑨氫原子在可見光范圍內(nèi)有紅光Hα(n=3)、藍(lán)光Hβ(n=4)、紫光Hγ(n=5)三條譜線，有原理一的最小偏向角法可以測得它們的波長。四、實(shí)驗步驟1.調(diào)節(jié)分光計2.首先汞光源斜入射光柵,已知黃綠光波長，利用最小偏向角法確定光柵常量d3.已知光柵常量d,利用最小偏向角測未知光波波長4.研究法線左右兩側(cè)光譜的非對稱分布規(guī)律：固定入射角情況下，測量k=1,-1范圍內(nèi)不同顏色光譜線的衍射角，并繪制λ—θ或θ—λ圖，觀察分布規(guī)律。5.通過觀察氫燈巴爾末系光譜，利用最小偏向角法測量三條譜線的波長λ，并計算普朗克常數(shù)和里德伯常數(shù)。6、實(shí)驗結(jié)論四、數(shù)據(jù)處理1.測光柵常量d2dsin(Δ/2)=kλk=1,2,3…6、實(shí)驗結(jié)論四、數(shù)據(jù)處理2、測量未知光波波長6、實(shí)驗結(jié)論四、數(shù)據(jù)處理3、非對稱分布規(guī)律6、實(shí)驗結(jié)論四、數(shù)據(jù)處理4、測量里德伯常數(shù)和普朗克常數(shù)6、實(shí)驗結(jié)論六、實(shí)驗結(jié)論一、以黃綠光為基礎(chǔ)測量光柵常量dd=1.667×10∧－6m或d=3.32×10∧－6m二、在已知光柵常量的基礎(chǔ)上，測量部分未知光波波長紫205.3nm藍(lán)紫

433.0nm

藍(lán)綠1492.0nm

藍(lán)綠2517.9nm

黃1562.1nm

黃2572.9nm

紅橙1608.7nm

紅橙2622.6

nm

6、實(shí)驗結(jié)論六、實(shí)驗結(jié)論三、在已知部分光波波長的基礎(chǔ)上，測量非對稱分布規(guī)律顏色k=1側(cè)的衍射角k=－1側(cè)的衍射角紫0.518.57藍(lán)紫1.0519.12藍(lán)綠11.9820.12藍(lán)綠22.1620.23黃綠

2.9721.13黃13.6721.70黃23.7021.77紅橙14.3022.37紅橙24.5122.58

6、實(shí)驗結(jié)論六、實(shí)驗結(jié)論

6、實(shí)驗結(jié)論六、實(shí)驗結(jié)論四、利用氫燈測量普朗克常數(shù)和里德伯常數(shù)顏色里德伯常數(shù)普朗克常數(shù)藍(lán)1.099×10∧7/m6.606×10∧－34J.S紅1.089×10∧7/m6.678×10∧－34J.S求平均值得出RH=1.094×10∧7/mh-=6.642×10∧－34J.S

我剛開始做實(shí)驗的時候，對自己很沒有信心，別人怎么做我就怎么做，如果做實(shí)驗期間出現(xiàn)不會或者實(shí)驗儀器不會調(diào)的時候我趕緊問老師怎樣才是正確的做法。這次老師給我們安排了做設(shè)計性實(shí)驗。我作為一名少數(shù)民族學(xué)生來說非常的的挑戰(zhàn)。后來我發(fā)現(xiàn)在做實(shí)驗期間出現(xiàn)問題是及時向周邊同學(xué)請求幫忙并一起探討探討解決問題才是最好的。1準(zhǔn)備充分，實(shí)驗越順利。前期的知識儲備、文獻(xiàn)儲備、材料準(zhǔn)備、方法準(zhǔn)備可以避免手忙腳亂，充分的預(yù)實(shí)驗使你充滿信心。一步一個腳印，就不必“從頭再來”。最不能容忍的是在開始的幾步偷懶，造成后面總有一些無法排除的障礙2做實(shí)驗需要交流和虛心求助做實(shí)驗遇到困難是家常便飯。你的第一反應(yīng)是什么？反復(fù)嘗試？虛心求助才是硬道理，但首先應(yīng)該想到的是交流。交流是最好的工具。我在做實(shí)驗期間遇到很多問題，尤其是調(diào)綠色十字叉是初見一些偏差。我為了實(shí)驗的準(zhǔn)確性趕緊向周邊的同學(xué)求助并驗證調(diào)法的準(zhǔn)確性。3做實(shí)驗處理數(shù)據(jù)是非常重要我在做實(shí)驗讀