汞光谱色散的研究

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1、汞光谱的色散姓名辽宁科技大学化工学院煤化09-2班2010.6摘要：复色光分解为单色光而形成的光谱现象叫做光的色散。色散可以利用分光计和三棱镜作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入三棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同的折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。本实验是利用分光计和三棱镜将汞光分散形成光谱。来测出汞光通过三棱镜的折射率，来研究汞光的光谱。了解分光计的结构，学习调节分光计。用最小偏向角法测玻璃的折射率，研究汞光谱的色散现象及折射率与频率的关系。关键词：汞光色散光谱三棱镜偏折让汞光射到棱镜1二，

2、光线经过棱镜折射以后就在另-•侧而的H纸屏上形成一天彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是黄光（1）,靠近底边的一条是紫光，中间依次是黄光（2）、绿光、蓝紫光，这样的光带叫光谱，光谱中毎一种色光不能再分解出其他光色，称它为单色光。由单色光混合而成的光叫复合光，口然界中的太阳光、白炽灯和H光灯发出的光都是复色光。在光照到物体上时，一部分被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，述有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈不同的色彩。光波都有一定的频率，光的颜色是山光波的频率决定的，在口」见光区域，红光频率最

3、小，紫光的频率最大，各种频率的光在真空中传播的速度都相同、等于。但是不同频率的单色光，在介质中中传播吋由于受介质的作用，传播速度都比在真空中的速度小，并II速度大小互不相同，红光速度人，紫光的传播速度小。因此介质对红光的折射率小，对紫光的折射率人。当不同色光以相同的入射角射到三棱镜上，红光的偏折最小，它在光谱中处在靠近顶角的一端。紫光频率大，在介质中的折射率大，在光谱中也就排列A图1在最靠近棱镜底边的一端。理论依据：（1）测量玻璃材料折射率的理论依据如图1所示，三角形ABC表示三棱镜的主截而，AB和AC是透光血（又称为折射面）。设有一束单色光LD入

4、射到棱镜的AB面上,经过两次折射后从AC面沿ER方向射出。入射线LD和出射线ER间的夹角6称为偏向角。sinixn=sinz?对于给定的棱镜来说，顶角&是固定的。对知，/随几和几而变化。其中，力与力、乙、力依次相关,由折射率决定。因此，力是力的函数。归结到底,偏向角§也就仅随力变化。由实验中可以观察到，当力变化吋，§有一极小值，称为最小偏向角几,…于是，棱镜对该单色光的折射率为血£（九+°）sincr/2可知，实验上只要测得三棱镜的顶角仅和某单色光通过三棱镜后所对应的最小偏向角氏岛，则该单色光在玻璃材料中的折射率"即可求。但由于工艺水平的限制，顶角

5、01的实际值会有偏离，一般不以理论值代入。（2）测量最小偏向角的理论依据望远績筒平行嘗如图2所示，测定棱镜的顶角后，把顶角A放到载物平台的中心，棱镜的磨沙血向外，使从平行光管出来的汞灯光能经过棱镜色散后形成光谱。先川眼睛直接观察平行光经过折射后的出射方向，再将望远镜移到该处，使在望远镜中能清楚地看到光谱。然后缓缓地转动平台，使光谱的偏向角逐渐减小，调节望远镜，使当平台转动时保证能看到光谱。当载物平台转到某一位置时谱线不随平台转动而移动，而且当继续转动平台谱线会向相反方向移动，也即偏向角反而增人。谱线移动改变的位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角。反复转

6、动平台，准确找到该位置，然后固定平台，转动望远，使十字叉丝的竖线与光谱线重合,记录在该位置的游标读数4）‘左和e‘右I。移去三棱镜，再转动望远镜，使十字叉丝竖线对准平行光管的狭缝像，记录两游标的读数©左和e右。与望远镜的两个位置相应游标Z差，即为最小偏向角5m.n={丨©左・3左I+丨4）右・A右I}/2实验仪器：分光计杭州光学仪器厂（精度：1’）三棱镜南京光学仪器厂汞灯长春第五光学仪器厂（参数：579.0,577.0,546.1,435.8,404.7）实验数据:颜色入/nm读数次数12白光e左264°33'264°32'右84°33'84。33

7、，黄光(1)579.04)‘左213。30'213°29'4>‘右33°30’33。30'951°3,51。3，黄光(2)577.04)‘左2]3。27'213。26’4)‘右33°26733。27'951°5’30"51°6'绿光546.14>‘左213°6‘213°5'4)‘右33°7’33°5'051°26730151°27'30"蓝紫光435.84)‘左211o0z211°0,4)‘右3i。]/31°0'953°32’30153°32730"实验结果：黄光（1）：e1=（id）左-e'左i+丨“右-e'右冷/26min=（工0l）/n=51

8、°3zsinitn=sini2sin-（^min+Q）-sin