分光计的调节和用衍射光栅测定光的波长.PDF

分光计的调节和用衍射光栅测定光的波长 一、实验任务 1．了解分光计的结构和调节过程, 学习正确调节分光计; 2 ．观察光栅对钠光衍射现象； 3 ．用光栅衍射法测量钠光的波长； 4 ．观察白光的光栅衍射现象。 二、操作要点 1．调节分光计 （1）调节望远镜：先调节望远镜聚焦于无穷远处（即适合平行光），再调节望远镜的 光轴与仪器的主轴垂直； （2 ）调节平行光管：先调节平行光管，使其发出平行光，再调节平行光管的光轴与仪 器的主轴垂直。 2 ．调节光栅 调节光栅平面的法线垂直于仪器的主轴，调节光栅刻痕方向平行于仪器的主轴。 3 ．测定钠光波长 测出各级衍射亮线的角位置，将测量数据填入记录表格中。光栅常数 d=1/300 mm 。 4 ．观察光栅的白光衍射现象，并画出观察到的衍射图像。 三、注意事项 1．分光计是较精密的仪器，调节时要严格按照操作规程； 2 ．光栅是易损元件，注意轻拿轻放，以防打碎； 3 ．为了延长钠光灯的使用寿命，严禁频繁开闭。 四、报告要求 − − 1．计算衍射角度，由所测的各λ 值计算λ ，并将λ 与钠黄光标准值λ = 589.3 nm 相比较， κ 计算测量的相对偏差。要求写出完整的计算过程，包括所用公式和代入实验数据后的表达 式。 2．画出白光光栅衍射光谱示意图并标出光谱的色序排列。 五、设计性内容 钠黄光由两条谱线组成，测量它们的波长差。 六、讨论题 1、3 。 附录：FGY-10 型分光计结构特点与使用方法简介（二校区实验室使用） 该型分光计的望远镜、平行光管结构及其调整方法与讲义中介绍的基本相同，但其读 数盘的结构及读数方法是不同的。见下图： 读数装置： 该分光计的读数装置如图所示，由主刻度盘、游标盘、照明灯及读数窗组成。在主刻 度盘周边沿半径方向刻有 1080 条透光线条，将周边等份为 1080 个分度。每分度所对应的 圆心角为20 ′。在游标盘上对称地配置两个分度相同的游标。游标的40 个分度与主刻度盘 上的 39 个分度对应的圆心角相同（13°00 ′00 ″）。根据游标原理可知，此游标的分度值 为 30 ″。 读数方法： 接通分光计电源后，在读数窗中看到的度盘和游标刻线均呈亮条纹。游标盘与刻度盘 所对准的刻线，在两盘的弧线间以亮线贯通。读数时， 20 ′的整数倍部分（以A 表示）根 据游标盘 0 刻线在刻度盘中所处位置进行读数；不足 20 ′的部分（以B 表示）根据贯通线 的位置再游标上读取。两部分之和（A+B ）即为分光计角度的读数。 由于两盘的刻线面间有一定间距，当从 读数窗望下看时，贯通线的位置会随观察角 度不同而变化。这就要求在测量时要始终以 相同的观察角度（如总是垂直于读数窗）进 行读数。又因刻线具有一定宽度，有时会出 现两条线同时贯通的情况，这是刻将读数估 计在两条贯通亮线中间所对应的位置。 例如上图(a)所示情况，A = 250 °40 ′， B ＝02 ′00 ″。于是，分光计的读数值为 θ=175 °42 ′00 ″。对于上图(b) 的情况， A = 175 °20 ′， B ＝06 ′15 ″， 则分光计 读数为 θ=175 °26 ′15 ″。 ·1 ·