分光计调整及光栅常数测量

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1、南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计调整及光栅常数测量学院：机电工程学院专业班级：学生姓名：学号：实验地点：基础实验大楼311实验时间：第十二周星期三下午三点四十五【实验目的】1.了解分光计构造的基本原理。2.分光计的调整技术，掌握分光计的正确使用方法。3.利用分光计测定光栅常数。【实验仪器】分光计、双平面镜、平面投射光栅、汞灯【实验原理】1.分光计结构分光计主要由三部分：望远镜，平行光管，和主体（底座、度盘和载物台）组成，每部分都由特定的调节螺丝。附件有小灯泡、小灯泡的低压电源以及看刻度盘的放大镜。1.分光计底座的中

2、心有一沿竖直方向的转轴，称为分光计的转轴。在这个转轴上套有一个圆刻度盘和一个游标盘内盘，这两个盘可以绕它旋转。2.平行光管：平行管固定在底座上，平行光管安装在立柱上，平行光管的光轴位置可以通过立柱上的调节螺钉⑫、⑬分别进行左右、水平微调，平行光管有一狭缝装置，旋松螺钉，转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状，前后移动内套筒，使狭缝严格地处在透镜焦平面上，则平行光管发出狭缝平行光。狭缝的宽度可在0.02～2.00mm内由⑬螺钉调节，一般在教师指导下调节。3.望远镜：阿贝自准直望远镜安装在支臂1上，支臂和转座固定在一起并套在度盘上。当松开制动

3、螺钉时，转座和度盘可以相对转动，当旋紧此制动螺钉，转座和度盘一起旋转。旋紧制动架与底座上的制动螺钉时，借助于此制动架末端上的调节螺钉可以对望远镜进行左右转动微调。望远镜的光轴位置，可以通过螺钉分别进行水平、左右微调。阿贝自准直望远镜内部结构如图所示，从目镜所见分划板视场如图。旋目镜调焦手轮，使目镜中能十分清晰地看到分划板上的分划线。旋松螺钉，转动目镜组使分划线成水平状。前后移动目镜组，使分划板处在物镜的焦平面上，则亮十字经物镜发出的光为平行光，当它被反射回望远镜时，将在分划板上成清晰的亮十字像，且与实物亮十字无视差。4.载物台：载物台螺钉⑧

4、套在游标盘上，可绕中心轴旋转，旋紧载物台锁紧螺钉和制动架与游标盘的制动螺钉⑦时，借助于立柱的调节螺钉可以对载物台进行微调。放松载物台锁紧螺钉时，载物台可根据需要升高或降低。调到所需位置后，再把锁紧螺钉锁紧。载物台有三只调平螺钉，可用来调节载物台面，使之与旋转主轴垂直。5.读数装置：在底座的中央固定一中心轴，度盘和游标盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转；度盘下端有轴承支撑，使旋转轻便灵活；度盘上的刻线把360°圆周角分成720等份，每份为30′。同一直径方向两端各有一个游标读数装置，测量时，对望远镜的两个位置中每一位置都读出两个数值，然后对同侧

5、的差值读数取平均值，这样可以消除因偏心引起的误差。2.光栅光栅是由许多等宽度a（透光部分）、等间距b（不透光部分）的平行缝组成的一种分光元件。当波长为λ的单色光垂直照射在光栅面上时，则透过各狭缝的光线因衍射将向各方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一系列间距不同的明条纹。根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定：dsink式中a+b=d称为光栅常数，k为光谱级数，为第k级谱线的衍射角。见下图，k=0对应于=0，称为中央明条纹，其它级数的谱线对称分布在零级谱线的两侧。如果入射光不是单色光，则由上式可知，

6、λ不同，也各不相同，于是将复色光分解。而在中央k=0，=0处，各色光仍然重叠在一起，组成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布k=1，2，…级光谱线，各级谱线都按波长由小到大，依次排列成一组彩色谱线，如下图所示。根据上式，如能测出各种波长谱线的衍射角，则从已知波长λ的大小，可以算出光栅常数d；反之，已知光栅常数d，则可以算出波长λ。【实验内容与步骤】一、分光计的调整1.目测粗调根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行管光轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平螺丝，使载物台面大致呈水平状态。2.用自

7、准法调整望远镜（1）点亮照明小灯，调节目镜与分划板间的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十子窗口（目镜对分滑板调焦）。（2）将准直镜放在载物台上（如图所示）使准直镜的两反射面与望远镜大致垂直。轻轻地转动载物台，从侧面观察，判断准直镜正、反两面亮十字光线能否进入望远镜内。（3）从望远镜的目镜中观察到亮的十字像，前后移动目镜对准望远镜调焦，使亮十字像成清晰像。再调准线与目镜间的距离，使目镜中既能看清准线，又能看清亮十字像。注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。此时分划板面、目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望

8、远镜已聚焦于无穷远（即平行光经物镜聚焦于分划板平面上），能接受平行光了。3.调整望远镜光轴与分光计中心轴垂直准直镜仍竖直置于载物台上，转动载物台，使望远镜分别对准准直镜的反射面。