用透射光栅测定光波波长(教材版)

用透射光栅测定光波的波长 实验目的 1、加深对光栅分光原理的理解； 2、用透射光栅测定光栅常量，光波波长和光栅角色散； 3、了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 实验仪器 分光计，平面透射光栅，汞灯，单缝（宽度可调） 实验原理 1. 分光计的结构 分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成，其结构如图1所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。 分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表: 代号 名 称 功 能 1 平行光管光轴水平调节螺丝 调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节） 2 平行光管光轴高低调节螺丝 调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节） 3 狭缝宽度调节手轮 调节狭缝宽度（0.02～2.00mm） 4 狭缝装置固定螺丝 松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置 5 载物台调平螺丝（3只） 台面水平调节（本实验中，用来调平面镜和三棱镜折射面平行于中心轴。） 6 载物台固定螺丝 松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联 7 叉丝套筒固定螺丝 松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒 8 目镜调焦轮 目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰） 9 望远镜光轴高低调节螺丝 调节望远镜光轴的倾斜度（铅直面上方位调节） 10 望远镜光轴水平调节螺丝（在图后侧） 调节望远镜光轴的水平方位（水平面上方位调节） 11 望远镜微调螺丝（在图后侧） 在锁紧13后，调11可使望远镜绕中心轴微动 12 刻度盘与望远镜固联螺丝 松开l2，两者可相对转动；锁紧12，两者固联，才能一起转动 13 望远镜止动螺丝（在图后侧） 松开13，可用手大幅度转动望远镜；锁紧13，微调螺丝11才起作用 14 游标盘微调螺丝 锁紧l5后，调l4可使游标盘作小幅度转动 15 游标盘止动螺丝 松开15，游标盘能单独作大幅度转动；锁紧15，微调螺丝14才起作用       分光计的读数装置由刻度盘和游标盘两部分组成。刻度盘分为360°，最小分度为半度（30′），半度以下的角度可借助游 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 确读出。游标等分为30格，游标的这30小格正好跟刻度盘上的29小格对齐，因此知道游标上1小格为29′，游标上1小格与刻度盘上1小格两者之差为1′，即分光计最小分度为1′。由此可知游标上n小格与刻度盘上n小格相差n′。 角游标的读法与直游标（如游标卡尺）相似，以游标零线为基准，先读出大数（大于30′的部分），再利用游标读出小数（小于30′的部分），大数跟小数之和即为测量结果。现举二例见图2。 在生产分光计时，难以做到使望远镜、刻度盘的旋转轴线与分光计中心轴完全重合。为消除刻度盘与分光计中心轴偏心而引起的误差，在游标盘同一条直径的两端各装一个读数游标。测量时两个游标都应读数，然后分别算出每个游标两次读数之差，取其平均值作为测量结果。用双游标消除偏心误差的原理详见附注。 2. 分光计的调节 概括地说，分光计的调整 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 是：使平行光管出射平行光；望远镜适合于接收平行光；平行光管和望远镜的光轴等高并与分光计中心轴垂直。 在正式调整前，先目测粗调：使望远镜和平行光管对准；将载物台、望远镜和平行光管大致调水平，使它们大致垂至于分光计中心轴。这一步很重要，只有做好粗调，才能按下列步骤进一步细调（否则细调难以进行）： 调整望远镜使其达到下面两条要求（望远镜是由物镜镜筒、叉丝套筒和目镜镜筒三部分组成。叉丝到目镜和物镜的距离皆可调节。常用的阿贝目镜式望远镜的结构和视场如图3所示）： ①用自准法调节望远镜，使之适合于接收平行光：点亮望远镜侧窗的照明灯将叉丝照亮，旋转移动目镜使叉丝位于目镜焦平面上，此时叉丝看得很清楚。再按图4所示位置，将平面反射镜置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，同时调节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），从望远镜中找到由平面镜反射回来的模糊光斑（如果找不到，则粗调没有达到要求，应重调）。找到光斑后进一步细调叉丝套筒，光斑逐渐变变成清晰的绿色小亮“十”字（它是叉丝平面上小黑十字的反射像，为绿色小亮十字）。当叉丝位于物镜焦平面上时，叉丝发出的光经过物镜后成为平行光，平行光经平面镜反射再次通过物镜后仍成像于叉丝平面。此时，从目镜中可同时看清叉丝与绿色小亮“十”字，且两者无视差。至此，叉丝既落在目镜焦平面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。各镜筒间的相对位置就不应改变了。 要补充 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 的是，叉丝套筒在调节过程中应做适当转动，使竖直叉丝平行于分光计中心轴（怎样鉴别是否已达到了这一要求？）。 ②使望远镜光轴垂直于分光计中心轴： 望远镜调好焦后，从目镜中能同时看清叉丝和绿色小亮“十”字，且两者无视差。但绿色小亮“十”字一般不处于小黑十字的对称位置（aa′线）上。其原因可能是望远镜光轴未垂直中心轴，也可能是平面镜镜面与中心轴不平行，或者两者兼有。为使望远镜光轴垂直中心轴，调整方法如下： 首先检查平面镜正反两面分别正对望远镜时，视场中是否都能找到绿色小亮“十”字（如果找不到或只找到一个，说明粗调不合格，应进一步调整）。然后用螺丝9调节望远镜光轴倾斜度，使绿色小亮“十”字到aa′线的距离减小一半，再调载物台螺丝G1（或G3）使两者重合。把载物台转l80°，使平面镜的反面正对望远镜，再次用“各半调节法”同样调节。如此反复调节，直到平面镜任一面正对望远镜时，视场中的绿色小亮“十”字都落在调整叉丝aa′上时为止。此时，望远镜光轴就与中心轴垂直了。 调节过程中，不必刻板地运用“各半调节法”。若发现正反两面的反射像纵向位移较大，说明平面镜镜面与中心轴明显不平行，就应侧重调节螺丝G1或G3。如果纵向位移不大，但反射像都远离aa′线，这表明望远镜光轴与中心轴明显不垂直，就该侧重调节螺丝9了。 （2）调整平行光管。 ①调整平行光管使之出射平行光：平行光管是由两个可以相对滑动的套简组成的，外筒上装有一组消色差透镜，内筒外端装有一个宽度可调的狭缝。 调节时先取下载物台上的平面镜，点亮汞灯使之正照狭缝。然后一边调节平行光管上狭缝和透镜的间距，一边用调好焦的望远镜对准平行光管观察。当狭缝正好调到透镜焦平面上时，平行光管就出射平行光。由于望远镜已适合于接收平行光，因此平行光射入望远镜后将在叉丝平面成像。这时从望远镜中能看到清晰的与叉丝无视差的狭缝像。 这就是说，我们是以调好焦的望远镜视场中，能否产生清晰的、无视差的狭缝像作为判据，来判别平行光管出射的光是否是平行的。 ②使平行光管光轴与分光计中心轴垂直：调节螺丝3使狭缝像宽约1mm多，再转动狭缝使狭缝像平行于竖直叉丝，然后调节平行光管光轴水平调节螺丝1和高低调节螺丝2，把狭缝像精确调到视场中心且被十字叉丝所等分。至此，平行光管与望远镜的光轴重合且与分光计中心轴垂直。 3．用透射光栅测定光波波长 光栅是一种数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝，如图5所示，设S位于透镜L1物方焦面上的细长狭缝光源，G为光栅，光栅上相邻狭缝的间距为d为光栅常量，自L1射出的平行光垂直地照射在光栅G上，与光栅法线成θ角的平行光线经透镜L2后将会聚于像方焦面上的Pθ点，产生衍射亮条纹的条件为： dsinθ=kλ                              （1） 该式称为光栅方程，式中θ是衍射角，λ是光波波长，k是光谱级数。衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射象，是一条锐细的亮线。当k=0时，各种波长的亮线重叠在一起，形成明亮的零级像，对于k的其它数值，不同波长的亮线重叠在一起在不同的方向形成光谱，此时各波长的亮线称为光谱线。而与k的正负两组值相对应的两组光谱，则对称地分布在零级像的两侧。 由光栅方程对λ微分，可得光栅的角色散： （2） 光栅分辨本领R为： （其中N为光栅刻线的总数）。 实验步骤 1、分光计的调节 (1) 望远镜适应平行光（对无穷远调焦）； (2) 望远镜准直管主轴均垂直于仪器主轴； (3) 准直管发出平行光。 2、光栅位置的调节 （1） 将光栅面调节到垂直于入射光。 （2） 将光栅衍射面调节到和观察面刻度盘平面一致。 （3） 使望远镜对准准直管，从望远镜中观察到被照亮的准直管狭缝的像， 使其和叉丝的垂直线重合，固定望远镜，点亮目镜叉丝照明灯，左右转动载物平台，看到反射的“绿十字”，调节b2和b3，时绿十字和目镜的调整叉丝重合，用汞灯照亮准直管的狭缝，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叉丝的水平线高低不平时，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b1使它们一致。 3、测量光栅常量d 根据（1）式，只要测出第k级光谱中波长λ已知的谱线的衍射角θ，就可以求出d值。转动望远镜到光栅的一侧，使叉丝的垂直线对准已知波长的第k级谱线的中心，记录游标值，将望远镜转向光栅的另外一侧，同上测量，同一游标的两次读数之差是衍射角的二倍，重复测量几次，计算d值及其标准不确定度。 4、测量未知波长 由于光栅常量d已测到，以此只要测出未知波长的第k级谱线的衍射角θ，就可以求出其波长值λ。可以选取汞灯光谱中的n条强谱线作为波长未知的测量目标，衍射角的测量同上。 实验数据的记录与处理 光谱 读数 左侧光谱 右侧光谱 黄 绿 紫 紫′ 绿′ 黄′ 左游标读数             右游标读数                           注意事项 1、 按光栅位置调节的两项要求逐一调节后，应再重复检查，因为调节后一项时，可能对前一项的状况有些破坏。 2、 光栅位置调节好后，在实验过程中不应移动它。 3、 本实验选用光栅常量较大的光栅，以便于观察高级次光谱中不同级次光谱的重叠现象。 思考题 1、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 光栅面与入射光不严格垂直时对实验有何影响？ 2、如果波长都是未知的，能否利用光栅测其波长？ 3、在载物台上放置三棱镜时，为什么要使折射面垂直于载物台调平螺丝的连线？