三棱鏡折射和衍射光柵特性

關(guān)于三棱鏡折射和衍射光柵特性一、引言

分光計(jì)是一種能精確測量角度的光學(xué)儀器。利用它可以測量光在棱鏡或晶體中的反射角、折射角、衍射角，而一些光學(xué)量，如光波波長、折射率、光柵常數(shù)等可以通過測量有關(guān)角度來確定，所以分光計(jì)是一種比較常用的儀器。分光計(jì)的基本部件和調(diào)節(jié)原理與其它一些光學(xué)儀器如攝譜儀、單色儀等有很多相似之處，是這一類儀器的典型。

第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用極限法測固體折射率的原理和方法。2、用光柵觀察水銀燈光譜，并測出衍射角與波長的關(guān)系。3、了解光柵的主要特性。4、進(jìn)一步熟悉分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法。(難點(diǎn))第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天測固體折射率的原理圖第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天汞燈光譜的衍射角與波長關(guān)系原理圖第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天光柵方程光柵的分辨本領(lǐng)為：光柵的角色散率為：光柵的角色散率和分辨本領(lǐng)瑞利判據(jù)第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天燈源光源控制平行光管讀數(shù)照明望遠(yuǎn)鏡載物盤刻度盤儀器簡介第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天“三垂直”是指載物臺(tái)平面、望遠(yuǎn)鏡的主光軸、平行光管的主光軸必須與分光計(jì)主軸垂直。分光計(jì)調(diào)節(jié)要求第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天“三聚焦”是指叉絲對目鏡聚焦，即在目鏡能看到清晰的叉絲像；望遠(yuǎn)鏡對無窮遠(yuǎn)聚焦，即平面鏡返回清晰的綠十字像；狹縫對平行光管物鏡聚焦，即在望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫的像。第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天望遠(yuǎn)鏡目鏡套筒鎖定目鏡調(diào)焦手輪光源望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡水平調(diào)節(jié)螺釘望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)螺釘?shù)?0頁,共31頁，2024年2月25日，星期天載物臺(tái)游標(biāo)盤止動(dòng)(另側(cè)望遠(yuǎn)鏡止動(dòng))載物臺(tái)調(diào)平螺釘游標(biāo)盤刻度盤鎖定刻度盤第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天平面反射鏡

的放置方法第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天調(diào)整調(diào)整第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天用各半調(diào)節(jié)法將綠十字像調(diào)至與上方叉絲重合（如圖2），反復(fù)調(diào)節(jié)，使兩面的十字像均與上叉絲重合注意：此步以后望遠(yuǎn)鏡水平調(diào)節(jié)螺絲不可再動(dòng)！調(diào)節(jié)載物臺(tái)水平：重新放置雙面鏡（與原位置成90°），調(diào)節(jié)平面鏡前面的螺釘（即載物臺(tái)下面剛才沒調(diào)節(jié)的螺釘）使十字像與上方叉絲重合。第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三棱鏡的放置方法第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天光路布置ABC亮視場暗視場法線方向毛玻璃鈉光燈極限方向123231第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天望遠(yuǎn)鏡B3B2B1光柵平行光管平臺(tái)第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天載物臺(tái)平行光管(另側(cè)望遠(yuǎn)鏡止動(dòng))平行光管調(diào)平螺釘刻度盤鎖定刻度盤狹縫寬窄調(diào)節(jié)狹縫清晰度調(diào)節(jié)第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天分光計(jì)調(diào)整完畢的儀器狀態(tài)十字像叉絲狹縫第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天調(diào)節(jié)平行光管主光軸與分光計(jì)主軸垂直松開平行光管鎖緊螺釘，將平行光管旋轉(zhuǎn)90度，使狹縫像變成水平，然后調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺釘，使狹縫的像與測量用叉絲水平線重合．第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天本實(shí)驗(yàn)中觀察到的汞燈譜線第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天黃二黃一綠光第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天讀數(shù)方法主刻度盤游標(biāo)盤游標(biāo)窗口233o

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第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天注意事項(xiàng)1、光學(xué)元件要輕拿輕放，以免損壞。切忌用手觸摸光學(xué)面。2、分光計(jì)是精密的光學(xué)儀器，操作中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，而且動(dòng)作要輕。不得隨意拆卸儀器、亂撥旋鈕、亂晃鏡筒以致造成儀器嚴(yán)重磨損。3、三棱鏡的光學(xué)面和光柵反射回的叉絲像很弱。在實(shí)驗(yàn)中要保證望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦準(zhǔn)確，并且要盡可能避免雜光才能觀察到比較清晰的叉絲像。4、在測量數(shù)據(jù)前務(wù)必要檢查分光計(jì)的幾個(gè)止動(dòng)螺釘該鎖緊的是否已經(jīng)鎖緊。若未鎖緊，測得的數(shù)據(jù)會(huì)不可靠。5、測量角度時(shí)，要使用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘或游標(biāo)盤微調(diào)螺釘，以使讀數(shù)準(zhǔn)確。6、在計(jì)算望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)角時(shí)，要注意望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)過程中刻度盤零點(diǎn)是否經(jīng)過游標(biāo)盤零點(diǎn)。如經(jīng)過游標(biāo)盤零點(diǎn)，應(yīng)對相應(yīng)讀數(shù)加上（或減去）360°后再計(jì)算。7、光源不要頻繁開關(guān)，做完實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合格后，再關(guān)燈源。第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天光柵的色散曲線K=1K=2第29頁,