譜線波長(zhǎng)的測(cè)定(光柵衍射)

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1、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3譜線波長(zhǎng)的測(cè)定光譜分析，在科學(xué)研究和工程技術(shù)上有著廣泛的應(yīng)用。而它的本質(zhì)是因?yàn)楦鞣N元素有它們自己特定的譜線，測(cè)定光譜中各譜線的波長(zhǎng)和相對(duì)強(qiáng)度，就可以確定該物質(zhì)的成分及其含量?！疽弧繉?shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察光柵的衍射現(xiàn)象和光源的譜線，加深對(duì)光柵衍射的認(rèn)識(shí)。2、熟練分光計(jì)的使用?！径繉?shí)驗(yàn)原理光柵是大量等寬等間距的平行的單縫組成的光學(xué)器件可以做成透射式的，也可以做成反射式的。在透明片上刻出大量等寬等間距的平行刻痕，就構(gòu)成透明光柵，刻痕部分不透明，而刻痕間就成了透明部分。透射光柵利用透明光衍射產(chǎn)生干涉組成光譜線。若在金屬層表面上

2、刻上許多等寬等間距的平行刻線，就組成反射光柵，兩刻線間的光滑金屬面可以反射光線，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，衍射光線間產(chǎn)生干涉組成光譜線，反射光柵在光學(xué)儀器中亦得到了廣泛的應(yīng)用。在本實(shí)驗(yàn)中采用透射光柵。按其透明部分透光情況可分為矩形光柵和正弦光柵。光柵在1cm寬度內(nèi)有幾百條、幾千條甚至上萬(wàn)條刻痕。光柵常數(shù)是光柵的重要參數(shù)，設(shè)縫寬為a，縫間不透光部分的寬度為b，則（a+b）=d稱(chēng)為光柵常數(shù)。光柵光譜：狹縫狀單色光經(jīng)過(guò)光柵衍射后，形成多級(jí)細(xì)而亮的細(xì)條紋，如果用復(fù)色光入射到光柵上，除中央細(xì)紋外，不同波長(zhǎng)的同一級(jí)明條的角位置是不同的，并按波長(zhǎng)次序

3、由短到長(zhǎng)自中央向外側(cè)依次分開(kāi)排列，每一干涉級(jí)次都有這樣一組譜線，（矩形光柵形成的級(jí)次多，而正弦光柵的級(jí)次少），光柵衍射產(chǎn)生的這種按波長(zhǎng)排列的譜線稱(chēng)為光柵光譜。如圖所示當(dāng)光線垂直入射到光柵面上時(shí)，光柵二相鄰?fù)腹猹M縫對(duì)應(yīng)處發(fā)出的光束在屏上P處相遇，干涉產(chǎn)生的明暗情況由其光程差dsinθ值決定，其明條紋條件：dsinθ=kλ，（k=0，±1，±2，…）（*）即相鄰兩縫間衍射角為θ的光束的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，在屏上將出現(xiàn)明條紋，k值即為光柵光譜的級(jí)次。（*）式稱(chēng)為光柵方程。根據(jù)（*）式，若已知某譜線波長(zhǎng)，通過(guò)測(cè)量其衍射角θ就可

4、測(cè)得光柵常數(shù)。同樣，若已知光柵常數(shù)d，通過(guò)測(cè)量某譜線衍射角θ就可測(cè)得其波長(zhǎng)。本實(shí)驗(yàn)中所采用光柵的光柵常數(shù)d=1/300mm，要求測(cè)量低壓汞燈的四條譜線的波長(zhǎng)。【一】實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、調(diào)整分光計(jì)（參考實(shí)驗(yàn)30）a、調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的目鏡?？辞逦h(yuǎn)鏡叉絲。b、調(diào)整望遠(yuǎn)鏡使之聚焦到無(wú)窮遠(yuǎn)，即可接收平行光?？辞逦矫骁R反射回來(lái)的亮的小十字叉絲像。c、調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與載物臺(tái)平面，使之均與分光計(jì)中心轉(zhuǎn)軸垂直。d、調(diào)整平行光管，獲得平行光、線光源，并與望遠(yuǎn)鏡光軸同軸。2、將光柵放置于載物臺(tái)上，設(shè)法使之與入射光垂直（為什么？如何做到？）。3、觀察復(fù)色

5、光（低壓汞燈光）的譜線，了解光柵光譜特征。4、測(cè)量汞燈黃色雙譜線，綠色譜線和紫色譜線的波長(zhǎng)。【二】數(shù)據(jù)記錄處理光柵常數(shù)d＝譜線級(jí)次望遠(yuǎn)鏡位置∠θ=百分差左右A窗B窗A窗B窗紫光(435.9nm)綠光(546.1nm)黃光(577.1nm)黃光(579.1nm)【一】思考題分析光柵面和入射平行光不嚴(yán)格垂直時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？