分光计的不同用途.docVIP

分光计的不同用途 作者：顾怀斌 红河学院理学院08物理2班 学号：200802050220 摘要：分光计是光学实验中非常重要的工具，我们要对其熟练的掌握和加以应用。本文将展示出分光计的两种不同的用法,测量三棱镜的折射率，借助透射光栅测量光波的波长 关键词：分光计；三棱镜；折射率；光栅；折射率 Abstract: The spectrometer is the optical experiments, a very important tool, we need to understand and be trained for their application .This article will demonstrate the usage of two different spectrometer, measuring the refractive index of prism, measured with transmission grating the wavelength of light waves Keywords: spectrometer; prism; index of refraction; grating; index of refraction 引言：光学领域的不断的高速发展的今天我们对材料的应用上要求越来越高，如在军事方面天文学，望远镜镜片，战斗机的挡风有机玻璃，和现在一些高端设备等等。对材料的折射率是很精确的，因此在生产时就要对其检测是否合格。还有光波在科学发展的领域中也越来越具有重要的地位，很多仪器装备都与光波，如光波给食物加热，遥控等等，在这些应用中我们需要不同波长的光波，在选择光波时，波长则是一个重要的参量，因此对光波波长的测量方法在科学领域中也是尤为重要的，因此我们要懂得光波波长的测量方法并加以应用。 实验原理 1.三棱镜折射率 三棱镜如图-1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。 ? 图-1 1.1棱脊分束法测三棱镜顶角 如图-2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的视数分别为和，由几何学关系可知： 图-2 图-3 1.2棱镜折射率的测量， 由于我们实验室用的三棱镜的切面为正三角形所以根据原理图可得入射角角我们利用分光计可以测出 如图-3所示。角即为偏向角。射棱镜的折射率为，空气的折射率为1.则 由上面的方程组可得棱镜的折射率为 (1) 2.光栅的波长 图-4 图-5 若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图-4），则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）。根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件： （2） 式中d=a+b称为光栅常数（a为狭缝宽度，b为刻痕宽度，参见图-5），k为光谱线的级数，为k级明条纹的衍射角，是入射光波长。该式称为光栅方程。 如果入射光为复色光，则由（2）式可以看出，光的波长不同，其衍射角也各不相同，于是复色光被分解，在中央k=0，=0处，各色光仍重叠在一起，组成中央明条纹，称为零级谱线。在零级谱线的两侧对称分布着级谱线，且同一级谱线按不同波长，依次从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。由光栅方程可看出，若已知光栅常数d，测出衍射明条纹的衍射角，即可求出光波的波长。 （3） 实验内容 1.折射率 1.1.调节分光计。 (1)目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平，并与中心轴垂直(粗调是后面进行细调的前提和细调成功的保证)。 (2)用自准法调整望远镜，使其聚焦于无穷远。 ①调节目镜调焦手轮,直到能够清楚地看到分划板准线为止。 ②接上照明小灯电源，打开开关，可在目镜视场中看到如图-6所示的“准线”和带有绿色小十字的窗口。 ? ?????????????? 图-6目镜视场 ? ③将双面镜按图-7所示方位放置在载物台上。这样放置是出于这样的考虑：若要调节平面镜的俯仰，只需要调节载物台下的螺丝a1或a2即可，而螺丝a3的调节与平面镜的俯仰无关。 ? 图-7平面镜的放置 ? ? ④沿望远镜外侧观察可看到平面镜内有一亮十字，轻缓地转动载物台，亮十字也随之转动。但若用望远镜对着平面镜看，往往看不到此亮十字，这说明从望远镜射出的光没