分光计的调节及应用

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1、辽宁石油化工大学物理实验论文实验题目分光计的调节和应用姓名学院实验地点周鹏教育实验学院理学院203学号专业、班级实验组号0909010105实验0902班3号实验时间2010年11月17日星期三第12周第7、8节分光计的调节及应用周鹏（辽宁石油化工大学教育实验学院0902）【摘要】通过本实验，利用对分光计的调节使用，捕捉大量相关的实验数据，经过合理推导，科学求解，测得某光栅常数，并计算出黄光波长以及光栅的分辨本领色散率。通过多次测量求平均值的方法使实验中产生的误差缩小到最低范围。其最终实验结果与理论值相吻合。关键词：分光

2、计光栅常数色散度RegulationofthespectrometeranditsapplicationZHOUPENG(Liaoninguniversityeducationexperimentalcollege0902)【Abstract】Throughthisexperiment,useonregulatingtheuseofthespectrometer,capturelargeamountsofrelateddata,afterareasonableinferencethatthescientificmetho

3、d,measuredagratingconstants,andcalculatetheyellowwavelengthandgratingofresolvingpowerdispersionrate.Throughnumerousmeasurementaveragingapproachenablesexperimentinerrortoaminimumrange.Thefinalresultsoftheexperimentisconsistentwiththetheoreticalvalue.Keywords:spect

4、rometeropticalgratingconstantdispersity;一、引言分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也称测角仪。光学中的许多基本量如波长，折射率等都可以直接或间接地表现为光线的偏转角，许多光学仪器(棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪等)的基本结构也是以它为基础的，所以分光计是光学实验中的基本仪器之一。使用分光计时必须经过一系列的精细的调节才能得到准确的结果，它的调节技术是光学实验中的基本技术之一，必须正确掌握。光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学器件。光栅一般分为透射式和反射式两种

5、，实验教学中通常采用透射式平面衍射光栅的复制品。在光学中常用光栅来精确地测量光波波长及进行光谱分析。本实验就是利用对分光计的调节使用测得某光栅常数和黄光波长以及光栅的分辨本领色散率的创新性实验。二、实验原理本实验所用的透射光栅是在一块透明的玻璃上刻有大量、均匀、相互平行的刻痕。如图1所示，a为刻痕，是不透光部分，b为透明狭缝的宽度，d﹦a﹢b为相邻两狭缝上相应两点的距离，称为光栅常数。图1光栅图2光栅衍射示意图当一束平行单色光垂直照射到光栅平面时，根据夫琅和费衍射理论，在各狭缝处将发生衍射，所有衍射之间又发生干涉，而这种

6、干涉条纹是定域在无穷远处，为此在光栅后要加一个会聚透镜，在用分光计观察光栅衍射条纹时，望远镜的物镜起着会聚透镜的作用，相邻两缝对应的光程差为(1)出现明纹时需满足条件(k﹦O，±1，±2，…)(2)式(2)称为光栅方程，其中：λ为单色光波长；k为明纹级数。在的方向上可观察到中央极强，称为零级谱线，其他谱线，则对称地分布在零级谱线的两侧，如图2所示。如果光源中包含几种不同波长，则同一级谱线中对不同的波长有不同的衍射角，从而在不同的位置上形成谱线，称为光栅谱线。对于低压汞灯，它的每一级光谱中有4条谱线：λl﹦435.8nm(

7、紫色)，λ2﹦546.1nm(绿色)，λ3﹦577.0nm(黄色)，λ4﹦579.1nm(黄色)。衍射光栅的基本特性可用分辨本领和色散率来表征。角色散率D(简称色散率)是两条谱线偏向角之差两者波长之差之比：(3)对光栅方程微分可有(4)由式(4)可知，光栅光谱具有如下特点：光栅常数d越小，色散率越大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率；衍射角很小时，色散率D可看成常数，此时，与成正比，故光栅光谱称为匀排光谱。由式(2)光栅方程，若波长已知，并能测出波长谱线对应的衍射角，则可以求出光栅常数d。三、实验数据的处理3.1

8、分光计的调整调整分光计就是要达到望远镜聚焦于无穷远处；望远镜和平行光管的中心光轴一定要与分光计的中心轴相互垂直，平行光管射出的光是平行光。(1)调望远镜聚焦于无穷远处。目测粗调：由于望远镜的视场角较小，开始一般看不到反射像。因此，先用目视法进行粗调，使望远镜光轴、平台大致垂直于分光计的转轴。然后打开小灯的电源，放上双