简称汞灯,也叫水银灯,它是充入稀薄汞蒸汽而

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1、§4.2光栅衍射【预习重点】1．分光计的原理、结构及调整方法。2．光栅方程及其成立条件。【实验目的】1．了解分光计的工作原理，掌握其调整方法。2．学会使用分光计和光栅测定光谱的波长。【实验原理】光栅分为透射光栅和反射光栅，本实验使用透射光栅，如图4.2.1所示。图4.2.1透射光栅光路示意图若将平行光垂直照射在光栅上，光栅衍射明纹的条件是衍射角φ必须满足下列关系,式中称为光栅常数，=，为每毫米上狭缝数目，λ为入射光波长，k为谱线级数，φk为k级谱线对应的衍射角。若已知N，并测出衍射角φk，即可求得波长λ。若入射光为几种不同波长的光，则由光栅方程可知，除中央明纹相

2、互重叠外，其它每一7级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光，如图4.2.2，其中有紫、绿、黄1、黄2四条强线，另一紫是中强线，兰是弱线。【实验仪器】图4.2.2汞的衍射光谱一、分光计许多物理量，例如折射率、光栅常数、光的色散率、光的波长等都可以通过有关角度的测量来测定。因此，精确测量光线的偏转角度在光学实验中甚为重要。分光计是精确测定光线偏转角度的一种仪器，也是摄谱仪、单色仪等光学仪器的基础。为此，我们应该了解分光计的结构，掌握分光计的调整和使用方法。分光计主要由平行光管、阿贝式自准直望远镜、平台(即载物台)、刻度盘和游标盘四

3、部分组成，如图4.2.3和图4.2.4。图4.2.3望远镜及平台7图4.2.4平行光管图4.2.5阿贝式自准直望远镜1．平行光管：它是一个长度可调的园筒，一端装有会聚透镜，另一端装有调整范围为0.02～2mm的精密狭缝。平行光管的作用是将入射光线变成平行光，因此，调整过程中应使狭缝位于会聚透镜的焦平面上。2．阿贝式自准直望远镜：其结构与普通望远镜相同，但它有一些附加装置能够利用自准直法进行调节。它的结构如图4.2.5所示，在望远镜的分划板上刻有叉丝，它的作用即相当于瞄准用的叉丝。在分划板的下侧胶合一个45°7斜角的全反射棱镜。在胶合面上开有一个透光的十字窗，用小

4、灯经聚光镜将全反射棱镜照明并由棱镜将光线全反射后照亮十字窗，光线透过十字窗射入望远镜。在使用分光计时，应使图4.2.6分划板望远镜对无限远(平行光)聚焦，也就是说要使无限远的物体所成的像和分划板的叉丝都调到物镜的焦平面上。从图4.2.5可以看出，当透光十字窗恰在物镜的焦平面上时，从十字窗射出的光线经物镜折射成为平行光。再经平台上的平面镜反射，平行光重新进入望远镜并在物镜的焦平面上聚焦成像。所以我们只要伸缩望远镜的目镜筒在分划板上看到十字窗的清晰像，就表明望远镜已调焦至无限远了。而且还可以看出，当望远镜的光轴与平面镜垂直时，十字窗的像恰成在与十字窗对称的位置上，即

5、像与分划板上部叉丝线重合，如图4.2.6，因此利用十字窗的像可以调垂直，这就是自准直法的原理。3．平台：它在分光计的转动中心，用来放置待测的各种光学元件，利用三个支撑螺钉可以调节平台水平。松开平台下轴侧的螺钉，平台可以升降和转动，拧紧时，它与游标盘固定在一起。如图4.2.3。旋紧螺丝1，望远镜和刻度盘固连。松开螺丝2(在背面)可手持支臂使望远镜和刻度盘一起绕中心轴转动，旋紧螺丝2，则只能旋动螺丝3(在背面)使望远镜和刻度盘一同微动。4．刻度盘和游标盘：刻度盘分为360°，最小刻度值为0.5°(30′)，游标是30分度的，分度值为1′，分光计的仪器最大允许误差（M

6、PE）△仪=±1′。刻度盘可同望远镜一起转动。当平台与游标盘固定时转动望远镜，利用刻度盘和游标盘可测定望远镜转动的角度。为了消除由于刻度盘和游标盘转轴不同心所引入的系统误差，在分光计上有两个供读数的游标，两个游标相差180°。测量时应由两个游标分别读取数值并计算转过的角度，然后取二者平均值为最后结果。5．分光计的调整要求达到以下两个目的：（1）使望远镜对平行光(即无限远)聚焦，成像在分划板上，望远镜的光轴与分光计中心轴垂直；（2）使平行光管射出平行光，光轴与望远镜光轴等高同轴，并垂直于分光计中心轴。6.分光计的调整方法：（1）粗调。用肉眼观察，调节平台、望远镜筒

7、、平行光管都初步达到水平状态，为进一步的细调打下基础。（2）用自准法调望远镜对平行光聚焦。将双反平面镜放在平台上并与望远镜光轴目测垂直，为了便于调节，放置平面镜时应使平面镜与平台下的3个调节螺钉中的两个平行，如图4.2.7所示，调节平面镜的俯仰只需调A螺钉。点亮目镜下的小灯，然后转动目镜，先看清分划板上的叉丝，再伸缩目镜筒使十字窗的像十分清晰，并用视差法检查(上下或左右移动眼睛，像与十字线无相对位移)，使十字窗与其反射像之间无视差。由自准直的原理可知，望远镜已经调焦至无限远了或称望远镜能接收平行光，以后目镜不要再调。7（3）调望远镜光轴与分光计中心轴相互垂直。图

8、4.2.7望远镜调整为了