三棱镜最小偏向角法测波长实验研究

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1、第8卷第1期实验科学与技术·33·三棱镜最小偏向角法测波长实验研究巫志玉，孙炳全，俸永格(海南大学公共实验中心，海口570228)摘要：根据三棱镜对光的色散原理，提出了用分光计观测原子光谱并用最小偏向角对各谱线进行标记，比较光谱的位置，从而用内插法测得了未知谱线的波长。实验结果表明：使用三棱镜最小偏向角尺度分析法测定波长有其可操作性和一定的应用意义。关键词：三棱镜；最小偏向角；分光计；内插法；波长中图分类号：04—33文献标识码：A文章编号：1672—4550(2010)01—0033一o4ResearchontheWavelengthMe

2、asurementThroughMinimumDeviationAngleofTriangularPrismWUZhi—yu，SUNBing-quan，FENGYong—ge(PublicExperimentCenter。HainanUniversity，Haikou570228，China)Abstract：Thispaperfocusesonobservingtheatomicspec~oscopybyspectrometerandapplyingthemethodofminimumdeviationan·gletomarkereach

3、spectrumlineasthepositionofcomparisonofspectra．andthenobtainthewavelengthofunknownspectrumlinebymeansofinterpolationmethod．Theseresultsshowthatminimumdeviationangleoftriangularprismisanexcellentmethodtodeterminethewavelength．Keywords：triangularprism；angleofminimumdeviation

4、；spectrometer；interpolationmethod；wavelength较光谱法中测定各谱线波长的方法是J：用哈特1引言曼光栏并排拍摄铁谱和待测波长的光谱，并在被测在大学基础物理实验中，一般用分光计来测量谱线A两旁各找出最靠近的一条已知波长的铁谱三棱镜的折射率，几乎不涉及用三棱镜来测定光波线A。和A(A>A。)，分别由阿贝比长仪测得它们的波长⋯。曾有文献记载可以根据柯西公式用三相应位置的读数分别是d，d和d：，用线性内插棱镜来测得光波的波长J，但此法要通过求解方法可得：程组来确定柯西公式中的几个常数，计算显得繁dd=dd㈩＼

5、‘／琐。通过实验教学实践我们提出了用分光计来观测2—1x—l则：低压汞灯、钠灯和氢灯的原子光谱，并对经三棱镜色散后的各谱线进行了最小偏向角的标记，进而由A=A1+苎。—(A2一A1)(2)尺度分析法求得了未知谱线的波长，如氦氖激光，2．2尺度分析法测波长的原理并对其进行了结果分析。在用分光计测量三棱镜折射率实验中，由于三2三棱镜最小偏向角尺度分析法测波长的棱镜具有色散作用可以把不同波长的光分散开，因原理而不同波长的光就对应相应的最小偏向角。由于棱镜光谱的线色散率在各波长处均不同J，但如果2．1内插法的原理所取波长范围比较小，则可近似认为该范

6、围内色散内插法是用未知函数的一组已知的自变量值和率是恒定的，即不同波长的光用分光计测得的最小与它对应的函数值来求一种未知函数其他值的近似偏向角与波长A之间是线性关系。所以我们提出计算方法，是一种未知函数的数值逼近求法。在比了用分光计来观测原子光谱并用最小偏向角对各谱线进行标记来比较光谱的位置。同时测出未知谱线收稿日期：2009—05—15作者简介：巫志玉(1980一)，男，助理实验师，主要从事如氦氖激光的最小偏向角位置，从而由内插法计算物理实验教学与管理工作。未知谱线的波长为：·34·实验科学与技术2010年2月漫线系、锐线系和基线系这4个

7、线系。但人眼通¨措(A2)(3)过分光计只能观察到主线系中的黄色，漫线系中的绿色和蓝色，锐线系中的橙色和绿蓝色这5条谱3汞灯、钠灯与氢灯色散现象的观察与谱线；而对于氢灯而言，其氢原子光谱有莱曼系、巴线的辨认尔末系、帕邢系、布喇开系和普丰特系等5个线分光计是原理浅显、结构简单、价格便宜的目系J，但人眼只能观察到巴尔末系中的红色、蓝视光谱仪，配上其分光元件可用于观测任何原子发色和紫色这3条谱线。射的光谱。在此我们以三棱镜为分光元件，调整好4观测各谱线及氦氖激光最小偏向角的测分光计后，观测汞灯、钠灯与氢灯的原子光谱，并定对其看到的谱线进行颜色与原

8、子光谱线系的辨认。由于用眼睛观测光谱受到人眼对不同波长电磁4．1望远镜基准位置的确定波的灵敏度、相对可见度与谱线强度的限制；调整好分光计并固定游标盘，使望远镜对准光同时考虑到仪器