用分光计研究汞灯光谱

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1、大学物理实验用分光计研究汞灯光谱实验简介实验原理实验目的实验内容仪器及调整实验数据预习题思考题衍射光栅是利用光的衍射原理使光波发生色散的光学元件。以衍射光栅为色散元件组成摄谱仪或单色仪是物质光谱分析的基本仪器之一，在研究谱线结构，特征谱线的波长和强度；特别是在研究物质结构和对元素作定性与定量的分析中有极其广泛的应用。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，因而利用它可测量波长，折射率等，此外还能精确的测量光学平面间的夹角。许多光学仪器（棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分

2、光光度仪、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精细的调整。分光计的调整方法对一般光学仪器的调整也有一定的通用性，因此学习分光计的调整方法也是使用光学仪器的一种基本训练。实验简介实验目的1．熟悉分光计的调整和应用；2．了解光栅分光的特点;3．观察汞灯光谱的特点；4.测量汞灯各光谱线的波长。实验原理一、光栅光栅------是一排密集、均匀而又平行的狭缝。衍射光栅(透射光栅)机制光栅：在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻地方透光。全息光栅：通过全息照相，将

3、激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影制成全息光栅。光栅常数:d透光缝宽度a不透光缝宽度b二、光栅衍射根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在光栅面上时，将产生夫琅和费衍射现象，产生明条纹的条件为dsink=kλk=0,±1,±2,……d-------光栅常数k----------第级衍射角--------入射光波长K-------明纹的级次。如果用会聚透镜将衍射后的平行光会聚起来,透镜后焦面上将出现一系列亮线----谱线.在=0的方向上可以观察到零级谱线,其他级数的谱线对称分布在零级两侧如果已知光栅常数d，用分光计测出k级谱

4、线对应的衍射角k，则可求出该谱线对应的入射光波长;若已知入射光的波长,则反过来可求光栅常数d。仪器及调整分光计一台光源(汞灯)一个平面反射镜一块衍射光栅一块.分光计（又名分光测角仪）是用来精确测量角度的仪器。分光计是光学实验的基本仪器之一，通过角度的测量可以计算媒质折射率、光波波长等相关的物理量，检验棱镜的棱角是否合格、玻璃砖的两个表面是否平行等。分光计介绍分光计目镜调焦物镜调焦物镜调焦物镜调焦紧固螺钉调焦紧固螺钉平行光管调焦望远镜倾斜调节望远镜水平微动望远镜紧固望远镜和度盘之间紧固(此螺钉轴对称处)载物台调节载物台游标盘紧固平行光

5、管倾斜调节平面反射镜低压汞灯衍射光栅1.分光计的调节测量前应调节分光计，达到：望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共轴。待测光学元件的表面与中心转轴平行。实验内容1)目视粗调⑤调节望远镜俯仰调节螺钉平行光管俯仰调节螺钉望远镜支架平行光管水平调节螺钉望远镜水平调节螺钉④松开望远镜锁紧螺钉③松开游标盘锁紧螺钉锁紧载物台升降锁紧螺钉②调节载物盘水平调节螺钉①移动底座载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例平面镜两侧面的反射像分别位于和时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉dd平面镜两侧面

6、的反射像同时位于或时，只需调节载物盘的水平调节螺钉dd旋转目镜调节鼓轮⑴叉丝像分划板视场透光窗⑵反射像伸缩目镜筒⑶2)用自准直法将望远镜调焦到无穷远观察不到反射像的原因目镜中观察到的叉丝和透光窗中黑色十字的像模糊。（转动目镜调节鼓轮）望远镜没有聚焦于无穷远。（松开目镜筒锁紧螺钉，前后移动目镜筒）平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。俯视侧视转动载物台或望远镜调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉3)调节望远镜光轴与中心转轴垂直①放置平面镜②拨动游标盘③调节载物盘水平调节螺钉或望远镜俯仰调节螺钉载物盘水平、望远镜俯仰的各半调节d调节载物盘水平调

7、节螺钉d/2调节望远镜俯仰调节螺钉4)调节平行光管平行光管由狭缝和准直透镜组成。狭缝锁紧螺钉俯仰调节螺钉松开狭缝锁紧螺钉前后移动狭缝①转动狭缝调节平行光管俯仰调节螺钉②转动狭缝锁住狭缝锁紧螺钉③V1V2V3二、调节光栅平行光垂直照射光栅表面：调节V1、V3使光栅反射回来的叉丝像和叉丝重合光栅刻痕与仪器转轴、狭缝平行：转动望远镜观察零级谱线两侧的一级或二级谱线，调节V2并稍微旋转狭缝，使两侧谱线均与叉丝的中心横线垂直，并上下对称读数方法主刻度盘游标盘游标窗口233º13΄刻度盘分为360º,最小刻度为半度(30′），小于半度则利用游标读数。

8、游标上刻有30小格，与刻度盘上29个小分格等长，故刻度盘上1小格与游标上1小格之差为1′，因此该游标的分度值为1′。实验数据（汞灯光谱分析）1数据记录自拟数据记录表格。测出汞灯各谱线的k=±1