汞光譜色散的研究

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1、汞光譜的色散姓名遼寧科技大學(xué)化工學(xué)院煤化09-2班2010.6摘要：復(fù)色光分解為單色光而形成的光譜現(xiàn)象叫做光的色散。色散可以利用分光計(jì)和三棱鏡作為“色散系統(tǒng)”的儀器來實(shí)現(xiàn)。復(fù)色光進(jìn)入三棱鏡后，由于它對各種頻率的光具有不同的折射率，各種色光的傳播方向有不同程度的偏折，因而在離開棱鏡時(shí)就各自分散，形成光譜。本實(shí)驗(yàn)是利用分光計(jì)和三棱鏡將汞光分散形成光譜。來測出汞光通過三棱鏡的折射率，來研究汞光的光譜。了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)分光計(jì)。用最小偏向角法測玻璃的折射率，研究汞光譜的色散現(xiàn)象及折射率與頻率的關(guān)系。關(guān)鍵詞：汞光色散光譜三棱鏡偏折讓汞光射到棱鏡1二，

2、光線經(jīng)過棱鏡折射以后就在另-?側(cè)而的H紙屏上形成一天彩色的光帶，其顏色的排列是靠近棱鏡頂角端是黃光（1）,靠近底邊的一條是紫光，中間依次是黃光（2）、綠光、藍(lán)紫光，這樣的光帶叫光譜，光譜中毎一種色光不能再分解出其他光色，稱它為單色光。由單色光混合而成的光叫復(fù)合光，口然界中的太陽光、白熾燈和H光燈發(fā)出的光都是復(fù)色光。在光照到物體上時(shí)，一部分被物體反射，一部分光被物體吸收。如果物體是透明的，述有一部分透過物體。不同物體，對不同顏色的反射、吸收和透過的情況不同，因此呈不同的色彩。光波都有一定的頻率，光的顏色是山光波的頻率決定的，在口」見光區(qū)域，紅光頻率最

3、小，紫光的頻率最大，各種頻率的光在真空中傳播的速度都相同、等于。但是不同頻率的單色光，在介質(zhì)中中傳播吋由于受介質(zhì)的作用，傳播速度都比在真空中的速度小，并II速度大小互不相同，紅光速度人，紫光的傳播速度小。因此介質(zhì)對紅光的折射率小，對紫光的折射率人。當(dāng)不同色光以相同的入射角射到三棱鏡上，紅光的偏折最小，它在光譜中處在靠近頂角的一端。紫光頻率大，在介質(zhì)中的折射率大，在光譜中也就排列A圖1在最靠近棱鏡底邊的一端。理論依據(jù)：（1）測量玻璃材料折射率的理論依據(jù)如圖1所示，三角形ABC表示三棱鏡的主截而，AB和AC是透光血（又稱為折射面）。設(shè)有一束單色光LD入

4、射到棱鏡的AB面上,經(jīng)過兩次折射后從AC面沿ER方向射出。入射線LD和出射線ER間的夾角6稱為偏向角。sinixn=sinz?對于給定的棱鏡來說，頂角&是固定的。對知，/隨幾和幾而變化。其中，力與力、乙、力依次相關(guān),由折射率決定。因此，力是力的函數(shù)。歸結(jié)到底,偏向角§也就僅隨力變化。由實(shí)驗(yàn)中可以觀察到，當(dāng)力變化吋，§有一極小值，稱為最小偏向角幾,…于是，棱鏡對該單色光的折射率為血￡（九+°）sincr/2可知，實(shí)驗(yàn)上只要測得三棱鏡的頂角僅和某單色光通過三棱鏡后所對應(yīng)的最小偏向角氏島，則該單色光在玻璃材料中的折射率"即可求。但由于工藝水平的限制，頂角

5、01的實(shí)際值會(huì)有偏離，一般不以理論值代入。（2）測量最小偏向角的理論依據(jù)望遠(yuǎn)績筒平行嘗如圖2所示，測定棱鏡的頂角后，把頂角A放到載物平臺的中心，棱鏡的磨沙血向外，使從平行光管出來的汞燈光能經(jīng)過棱鏡色散后形成光譜。先川眼睛直接觀察平行光經(jīng)過折射后的出射方向，再將望遠(yuǎn)鏡移到該處，使在望遠(yuǎn)鏡中能清楚地看到光譜。然后緩緩地轉(zhuǎn)動(dòng)平臺，使光譜的偏向角逐漸減小，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡，使當(dāng)平臺轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保證能看到光譜。當(dāng)載物平臺轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)譜線不隨平臺轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)，而且當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺譜線會(huì)向相反方向移動(dòng)，也即偏向角反而增人。譜線移動(dòng)改變的位置就是棱鏡對該譜線的最小偏向角。反復(fù)轉(zhuǎn)

6、動(dòng)平臺，準(zhǔn)確找到該位置，然后固定平臺，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)，使十字叉絲的豎線與光譜線重合,記錄在該位置的游標(biāo)讀數(shù)4）‘左和e‘右I。移去三棱鏡，再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使十字叉絲豎線對準(zhǔn)平行光管的狹縫像，記錄兩游標(biāo)的讀數(shù)?左和e右。與望遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)位置相應(yīng)游標(biāo)Z差，即為最小偏向角5m.n={丨?左?3左I+丨4）右?A右I}/2實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)杭州光學(xué)儀器廠（精度：1’）三棱鏡南京光學(xué)儀器廠汞燈長春第五光學(xué)儀器廠（參數(shù)：579.0,577.0,546.1,435.8,404.7）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):顏色入/nm讀數(shù)次數(shù)12白光e左264°33'264°32'右84°33'84。33

7、，黃光(1)579.04)‘左213。30'213°29'4>‘右33°30’33。30'951°3,51。3，黃光(2)577.04)‘左2]3。27'213。26’4)‘右33°26733。27'951°5’30"51°6'綠光546.14>‘左213°6‘213°5'4)‘右33°7’33°5'051°26730151°27'30"藍(lán)紫光435.84)‘左211o0z211°0,4)‘右3i。]/31°0'953°32’30153°32730"實(shí)驗(yàn)結(jié)果：黃光（1）：e1=（id）左-e'左i+丨“右-e'右冷/26min=（工0l）/n=51

8、°3zsinitn=sini2sin-（^min+Q）-sin