用透射光柵測光波波長 物理實驗報告

華南師范大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)化學(xué)年級、班級課程名稱物理實驗實驗項目用透射光柵測光波波長實驗類型□驗證□設(shè)計□綜合實驗時間2012年3月21實驗指導(dǎo)老師實驗評分一、實驗?zāi)康模?、加深對光的衍射和光柵分光作用基本原理的理解。2、學(xué)會用透射光柵測定光波的波長及光柵常數(shù)。1二、實驗原理：1如圖1所示，自透鏡L1射出的平行光垂直地照射在光柵Ｇ上。透鏡L2將與光柵法線成θ角的衍射光會聚于其第二焦平面上的Pθ點。產(chǎn)生衍射亮條紋的條件可由光柵方程求得：（＝1，2，…，n）（1）式中角是衍射角，是光波波長，是光譜級數(shù)，d是光柵常數(shù)。當(dāng)k＝０時，根據(jù)（1）式，任何波長的光都在的方向上，即各種波長的光譜線重疊在一起，形成明亮的零級光譜，對于的其它數(shù)值，不同波長的光譜線出現(xiàn)在不同的方向上（的值不同），的正負(fù)兩組光譜，對稱地分布在零級光譜的兩側(cè)。若光柵常數(shù)已知，在實驗中測定了某譜線的衍射角和對應(yīng)的光譜級，則可由（1）式求出該譜線的波長；反之，如果波長是已知的，則可求出光柵常數(shù)。光柵方程對微分，就可得到光柵的角色散率（2）角色散率是光柵、棱鏡等分光元件的重要參數(shù)，它表示單位波長間隔內(nèi)兩單色譜線之間的角間距，當(dāng)光柵常數(shù)愈小時，角色散愈大；光譜的級次愈高，角色散也愈大。且當(dāng)光柵衍射時，如果衍射角不大，則接近不變，光譜的角色散幾乎與波長無關(guān)，即光譜隨波長的分布比較均勻，這和棱鏡的不均勻色散有明顯的不同。當(dāng)常數(shù)已知時，若測得某譜線的衍射角和光譜級，可依（2）式計算這個波長的角色散率。三、實驗儀器：分光計，平面光柵，汞燈四、實驗內(nèi)容與步驟：測定衍射角從光柵的法線（零級光譜亮條紋）起沿一方向（如向左）轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡筒，使望遠(yuǎn)鏡中叉絲依次與第一級衍射光譜中紫、綠、黃（兩條）四條譜線重合（注意使用望遠(yuǎn)鏡方位角微調(diào)螺釘），并記錄與每一譜線對應(yīng)的角坐標(biāo)的讀數(shù)（兩個游標(biāo)φ1和φ1＇都要讀。注意：此時讀出的是角位置，不是衍射角）。再反向轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，越過法線，記錄另一邊四條譜線對應(yīng)的角坐標(biāo)的讀數(shù)φ2和φ2＇。對應(yīng)同一顏色譜線的左右兩邊的角坐標(biāo)之差，即為該譜線衍射角θ的2倍。五、數(shù)據(jù)處理：１.求出各譜線的θ及平均值。光譜級數(shù)光譜K=1K=-1紫102328251172297572945”綠100828012118512985692145”黃1993527937119192992895345”黃2993127933119312993410015”2.以汞燈綠譜線的波長為已知，將所測綠譜線的衍射角θ代入（1）式，其中，求出光柵常數(shù)(汞燈綠譜線的波長5460.710m)d==3.363．由其它三條譜線（紫、黃）衍射角θ和求得的代入（1）式，算出相應(yīng)的波長。紫：黃1：黃2：4.將汞燈各譜線的衍射角代入（2）式中，計算出光柵相應(yīng)于各譜線的第一級角色散率。紫：D=綠：D=黃1：D=黃2：D=六、思考題：1、調(diào)節(jié)光柵過程中，如發(fā)現(xiàn)光譜線傾斜，說明什么問題？應(yīng)如何調(diào)整？可能是光柵擺歪了，把光柵垂直擺放即可。2、實驗中你最多能觀察到幾級光譜？最多能看見2級（0級、1級）3