文本内容:
用透射光栅测光波波长
一、实验目的、进一步学习分光计的调整和使用
1.加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解掌握用透射关光栅测定光波波长、光栅常数及角色散率的方法23
二、实验仪器分光计、钠灯、光栅等
三、实验原理光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件它不仅适用于可见光,还能用于红外和紫外光波由于制造方法或用途不同,光栅的种类很多,有刻痕光栅和全息光栅之分;有透射光栅和反射光栅之分等等本实验选用透射式平面刻痕光栅,它在光栅上每毫米刻有n条刻痕,其光栅常数d=l/n现代光栅技术可使n多达一千条以上
1.光栅衍射及光波波长的测定由夫琅和费衍射理论,当波长为几的单色光垂直入射至光栅上,满足光栅方程dsm0=kA1时,方向的光加强,其余方向的光儿乎完全抵消式中d为光栅常数,°为衍射角若已知X,则可求d;若已知°,则可求
42.光栅的角色散率光栅在8方向的角色散率为dOk,、-------------D=——=2dXdcos测出d及夕,可求出该方向的角色散率
四、实验内容和步骤
1.调节分光计分光计的调节要求是望远镜聚焦于无穷远;准直管发出平行光;准直管与望远镜同轴并与分光计转轴正交.调节时,首先用目视法进行粗调使望远镜、准直管和载物台面大致垂直于分光计转轴,然后按下述步骤和方法进行细调.⑴用自准法调节望远镜聚焦于无穷远.⑵调节望远镜主轴垂直于仪器转轴.图33-5图33-6
(3)调节分划板上十字叉丝水平与垂直.转动载物平台,从目镜中观察绿十字像是否沿叉丝水平线平行移动,若不平行,则可转动分划板套筒使其平行(注意不要破坏望远镜的调焦),到此,望远镜已调好,可作为基准进行其它调节.
(4)调节准直管发出平行光且准直管主轴与转轴垂直
2、光栅位置的调节将光栅按照上面平面镜的位置放置,并与准直管尽量垂直一般情况下,因为光栅片与载物小平台并不垂直,因此,光栅放在已经调好的分光计上后,还要对分光计进行调节,但此时不能调节分光计的望远镜系统,只能调节载物小平台其要求是亮十字反射回来的像(绿十字)及狭缝像与调整叉丝的竖直线重合,亮十字反射回的像的水平线同时与调整叉丝的水平线重合因为光栅的两面并不严格平行,因此,此时调节光栅时不必将光栅转动180%用钠灯照亮狭缝,转动望远镜观察光谱,如果左右两侧的光谱线相对于目镜中的叉丝的水平线高低不等,说明光栅的衍射面和观察面不一致,这时可调节平台上的螺钉c,使他们一致(调整a,b可否?为什么?)o
3、测定光栅常数d根据
(1)式,只要测出第攵级光谱中波长为X的已知谱线的衍射角<9,就可以求出d值测量钠光谱中双黄线中的九=
588.995〃m的第1级或第2级的衍射角2方法转动望远镜使叉丝对准谱线的中心,记录两游标的读数力,岭;将望远镜转到另一侧,使叉丝对准谱线的中心,记录两游标的读数衍射角=v~[(l-Vj)+(v-V)]22乙重复测量三次,计算光栅常数d及其标准不确定度
4、测量光谱中绿光的波长用以测出的光栅常数,在测量此谱线的衍射角就可以用衍射公式求出谱线的波长衍射角的测量同上,测量三次
5、测量光栅的角色散对钠光灯,光谱中的双黄线4A=
589.592〃加,=
588.995nm,两黄线的波长差为A2=
0.597〃m,测出其第1级、第2级光谱中的两黄线的衍射角4,%,衍射角的测量同上,测量三次根据公式
(2)计算角色散率思考题
1.本实验对分光仪的调整有何特殊要求?如何调节才能满足测量要求?
2.分析光栅和棱镜分光的主要区别
3.如果光波波长都是未知的,能否用光栅测其波长?。