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《大學物理實驗教案-用透射光柵測定光波波長》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、大學物理實驗教案實驗名稱用透射光柵測定光波波長教學時數(shù)2學時教學目的和要求1、理解光柵衍射的基本原理與特點；2、掌握分光儀、光柵的調節(jié)要求與方法，掌握各步調節(jié)的目的和實現(xiàn)的判據(jù)；3、認識光柵光譜的分布規(guī)律，并能正確判別衍射光譜的級次；4、利用光柵測定光柵常量、光波波長。教學重點1、分光儀、光柵的調節(jié)要求與方法。2、正確判別衍射光譜的級次。3、分光儀的正確讀數(shù)。教學難點1、分光儀、光柵的調節(jié)要求與方法。2、分光儀的正確讀數(shù)。教學內容1、分光儀的調整2、光柵的調整3、在分光儀上正確測量光柵各級衍射角4、測定光柵常量、光波波長教學方法先講授，然后實
2、際演示操作要點。教學手段學生操作，隨堂檢查操作情況。根據(jù)學生的操作情況將容易犯錯的問題做重點提示，學生可以根據(jù)操作中遇到的具體問題個別提問。時間分配講授30分鐘，學生操作70分鐘。板書設計實驗目的、測量關系式、數(shù)據(jù)記錄表格。主要參考資料1、楊述武等，《普通物理實驗》（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007.2、鄭庚興，《大學物理實驗》[M].上海：上?？茖W技術文獻出版社，2004.3、黃水平，《大學物理實驗》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.4、徐揚子，丁益民，《大學物理實驗》[M].北京：科學出版社，2006.5、李蓉，《基礎
3、物理實驗教程》[M].北京：北京師范大學出版社，2008.實驗名稱：用透射光柵測定光波波長實驗目的：1、理解光柵衍射的基本原理與特點；2、掌握分光儀、光柵的調節(jié)要求與方法，掌握各步調節(jié)的目的和實現(xiàn)的判據(jù)；3、認識光柵光譜的分布規(guī)律，并能正確判別衍射光譜的級次；4、利用光柵測定光柵常量、光波波長。實驗儀器：分光計透射光柵雙面反射鏡汞燈實驗原理：若以單色平行光束垂直照射光柵，通過每個狹縫的光都會發(fā)生衍射，這些衍射光又在一些特殊方向上被透鏡會聚于焦平面上一點后，因干涉加強而型成各級亮線，如圖1，若衍射角為φ的光束經透鏡會聚后互相加強，則角φ必須滿足
4、關系式即光程差必須等于光波長的整數(shù)倍。式中λ為單色光波長，k是亮條紋級次，jk為k級譜線的衍射角。此式稱為光柵方程，它是研究光柵衍射的重要公式。如果入射光是復色光，由于各色光的波長各不相同，則由公式（41-1）可以看出，其衍射角也各不相同，經過光柵后，復色光被分解為單色光。在中央，位置處，各色光仍將重疊在一起，形成0級亮條紋。而在中央亮條紋兩側，各種波長的單色光產生各自對應的譜線，同級譜線組成一個光帶，這些光帶的整體叫做衍射光譜。如圖所示，它們對稱地分布在中央亮條紋的兩側。1、測量光柵常數(shù)用汞燈光譜中的綠線（）作為已知波長測量光柵常數(shù)d。測量
5、公式2、測量波長用上面求出的光柵常數(shù)，測量光譜線的波長。測量公式3.光柵的角色散角色散是光柵的重要參數(shù)，它表示單位波長間隔內兩單色譜線之間的角距離。汞燈光譜中雙黃線的波長差之差=2.06nm，兩條譜線偏向角之差和兩者波長之差之比：
對光柵方程微分可有
由上式可知，光柵光譜具有如下特點：光柵常數(shù)d越小，色散率越大；高級數(shù)的光譜比低級數(shù)的光譜有較大的色散率。實驗內容1、光柵的調節(jié)（1）調節(jié)分光計，使望遠鏡對準無窮遠，望遠鏡軸線與分光計中心軸線相垂直，平行光管出射平行光。調節(jié)方法見光學實驗常用儀器部分。狹縫寬度調至約1毫米。（2）安置光柵，
6、要求入射光垂直照射光柵表面，平行光管狹縫與光柵刻痕相平行。（3）調節(jié)光柵使其刻痕與轉軸平行。注意觀察叉絲交點是否在各條譜線中央，如果不是，可調節(jié)螺絲予以改正，調好后，再回頭檢查光柵平面是否仍保持和轉軸平行。如有了改變，就要反復多次，直到兩個要求都滿足為止。2、測定光柵常數(shù)以汞燈為光源，測出K=±1波長為5460.7nm綠光衍射角φ，求d。但應注意：+1與-1級的衍射角相差不能超過幾分，否則應重新檢查入射角是否為零。3、測定未知光波波長及色散率用上法在K=±1時測出汞的紫、雙黃線的衍射角，求出它們的波長。3、測定未知光波波長求出汞的兩條黃線λ1
7、及λ2的衍射角角之差，求出λ1及λ2并計算出Δλ，再求出光柵的角色散率。實驗數(shù)據(jù)處理1、測量光柵常量測量次數(shù)綠色光譜線角坐標衍射角衍射角平均值K=-1K=+11232、測量光波波長譜線顏色測量次數(shù)光譜線角坐標衍射角波長平均波長K=-1K=+1紫123黃內123黃外123與教材P3給出的相應波長進行比較3、測定光柵的角色散思考題1、光柵方程和色散率的表達式中各量的物理意義及適用條件?2、平行光管的狹縫很寬時，對測量有什么影響?3、光計主要由哪幾部分組成？為什么說望遠鏡的調整是分光計調整的基礎和關鍵？4、光計在設計上是如何消除偏心差的？
