用透射光柵測(cè)光波波長(zhǎng) 物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

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1、華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)化學(xué)年級(jí)、班級(jí)課程名稱(chēng)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目用透射光柵測(cè)光波波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型□驗(yàn)證□設(shè)計(jì)□綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)間2012年3月21實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)評(píng)分一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、加深對(duì)光的衍射和光柵分光作用基本原理的理解。2、學(xué)會(huì)用透射光柵測(cè)定光波的波長(zhǎng)及光柵常數(shù)。1二、實(shí)驗(yàn)原理：如圖1所示，自透鏡L1射出的平行光垂直地照射在光柵Ｇ上。透鏡L2將與光柵法線成θ角的衍射光會(huì)聚于其第二焦平面上的Pθ點(diǎn)。產(chǎn)生衍射亮條紋的條件可由光柵方程求得：（＝1，2，…，n）（1）式中角是衍射角，是光波波長(zhǎng)，是光譜級(jí)數(shù)，d是光柵常數(shù)。當(dāng)k＝０時(shí)，根據(jù)（1）式，任何波長(zhǎng)的光都在的方向上，即各種波長(zhǎng)的光譜線

2、重疊在一起，形成明亮的零級(jí)光譜，對(duì)于的其它數(shù)值，不同波長(zhǎng)的光譜線出現(xiàn)在不同的方向上（的值不同），的正負(fù)兩組光譜，對(duì)稱(chēng)地分布在零級(jí)光譜的兩側(cè)。若光柵常數(shù)已知，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)定了某譜線的衍射角和對(duì)應(yīng)的光譜級(jí)，則可由（1）式求出該譜線的波長(zhǎng)；反之，如果波長(zhǎng)是已知的，則可求出光柵常數(shù)。光柵方程對(duì)微分，就可得到光柵的角色散率　　　　　　　　　（2）角色散率是光柵、棱鏡等分光元件的重要參數(shù)，它表示單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)兩單色譜線之間的角間距，當(dāng)光柵常數(shù)愈小時(shí)，角色散愈大；光譜的級(jí)次愈高，角色散也愈大。且當(dāng)光柵衍射時(shí)，如果衍射角不大，則接近不變，光譜的角色散幾乎與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，即光譜隨波長(zhǎng)的分布比較均勻，這和棱鏡的不均

3、勻色散有明顯的不同。當(dāng)常數(shù)已知時(shí)，若測(cè)得某譜線的衍射角和光譜級(jí)，可依（2）式計(jì)算這個(gè)波長(zhǎng)的角色散率。三、實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)，平面光柵，汞燈四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：測(cè)定衍射角從光柵的法線（零級(jí)光譜亮條紋）起沿一方向（如向左）轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡筒，使望遠(yuǎn)鏡中叉絲依次與第一級(jí)衍射光譜中紫、綠、黃（兩條）四條譜線重合（注意使用望遠(yuǎn)鏡方位角微調(diào)螺釘），并記錄與每一譜線對(duì)應(yīng)的角坐標(biāo)的讀數(shù)（兩個(gè)游標(biāo)φ1和φ1＇都要讀。注意：此時(shí)讀出的是角位置，不是衍射角）。再反向轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，越過(guò)法線，記錄另一邊四條譜線對(duì)應(yīng)的角坐標(biāo)的讀數(shù)φ2和φ2＇。對(duì)應(yīng)同一顏色譜線的左右兩邊的角坐標(biāo)之差，即為該譜線衍射角θ的2倍。五、數(shù)據(jù)處理：１.

4、求出各譜線的θ及平均值。光譜級(jí)數(shù)光譜K=1K=-1紫102328251172297572945”綠100828012118512985692145”黃1993527937119192992895345”黃2993127933119312993410015”2.以汞燈綠譜線的波長(zhǎng)為已知，將所測(cè)綠譜線的衍射角θ代入（1）式，其中，求出光柵常數(shù)(汞燈綠譜線的波長(zhǎng)5460.710m)d==3.363．由其它三條譜線（紫、黃）衍射角θ和求得的代入（1）式，算出相應(yīng)的波長(zhǎng)。紫：黃1：黃2：4.將汞燈各譜線的衍射角代入（2）式中，計(jì)算出光柵相應(yīng)于各譜線的第一級(jí)角色散率。紫：D=綠：D=黃1：D=黃2：D

5、=六、思考題：1、調(diào)節(jié)光柵過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)光譜線傾斜，說(shuō)明什么問(wèn)題？應(yīng)如何調(diào)整？可能是光柵擺歪了，把光柵垂直擺放即可。2、實(shí)驗(yàn)中你最多能觀察到幾級(jí)光譜？最多能看見(jiàn)2級(jí)（0級(jí)、1級(jí)）3、分析光柵和棱鏡分光的主要區(qū)別。光柵是利用衍射，三棱鏡是利用折射4、如果光波波長(zhǎng)都是未知的，能否用光柵測(cè)其波長(zhǎng)？可以。用，，將d，sin，k的值代入即可計(jì)算出。