用透射光栅测定光波波长(教材版).doc

用透射光栅测定光波的波长 实验目的 1、加深对光栅分光原理的理解； 2、用透射光栅测定光栅常量，光波波长和光栅角色散； 3、了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。 实验仪器 分光计，平面透射光栅，汞灯，单缝（宽度可调） 实验原理 1. 分光计的结构 1所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。 分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表: 代号 名 称 能 1 调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节） 2 平行光管光轴高低调节螺丝 调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节） 3 狭缝宽度调节手轮 调节狭缝宽度（0.02～2.00mm） 4 松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置 5 载物台调平螺丝（3只） 6 载物台固定螺丝 松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联 7 叉丝套筒固定螺丝 松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒 8 目镜调焦轮 目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰） 9 调节望远镜光轴的倾斜度（铅直面上方位调节） 10 望远镜光轴水平调节螺丝（在图后侧） 调节望远镜光轴的水平方位（水平面上方位调节） 11 望远镜微调螺丝（在图后侧） 在锁紧13后，调11可使望远镜绕中心轴微动 12 松开l2，两者可相对转动；锁紧12，两者固联，才能一起转动 13 松开13，可用手大幅度转动望远镜；锁紧13，微调螺丝11才起作用 14 锁紧l5后，调l4可使游标盘作小幅度转动 15 松开15，游标盘能单独作大幅度转动；锁紧15，微调螺丝14才起作用 360°，最小分度为半度（30′），半度以下的角度可借助游标准确读出。游标等分为30格，游标的这30小格正好跟刻度盘上的29小格对齐，因此知道游标上1小格为29′，游标上1小格与刻度盘上1小格两者之差为1′，即分光计最小分度为1′。由此可知游标上n小格与刻度盘上n小格相差n′。 30′的部分），再利用游标读出小数（小于30′的部分），大数跟小数之和即为测量结果。现举二例见图2。 2. 分光计的调节 概括地说，分光计的调整要求是：使平行光管出射平行光；望远镜适合于接收平行光；平行光管和望远镜的光轴等高并与分光计中心轴垂直。 在正式调整前，先目测粗调：使望远镜和平行光管对准；将载物台、望远镜和平行光管大致调水平，使它们大致垂至于分光计中心轴。这一步很重要，只有做好粗调，才能按下列步骤进一步细调（否则细调难以进行）： 调整望远镜使其达到下面两条要求（望远镜是由物镜镜筒、叉丝套筒和目镜镜筒三部分组成。叉丝到目镜和物镜的距离皆可调节。常用的阿贝目镜式望远镜的结构和视场如图3所示）： 4所示位置，将平面反射镜置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，同时调节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），从望远镜中找到由平面镜反射回来的模糊光斑（如果找不到，则粗调没有达到要求，应重调）。找到光斑后进一步细调叉丝套筒，光斑逐渐变变成清晰的绿色小亮“十”字（它是叉丝平面上小黑十字的反射像，为绿色小亮十字）。当叉丝位于物镜焦平面上时，叉丝发出的光经过物镜后成为平行光，平行光经平面镜反射再次通过物镜后仍成像于叉丝平面。此时，从目镜中可同时看清叉丝与绿色小亮“十”字，且两者无视差。至此，叉丝既落在目镜焦平面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。各镜筒间的相对位置就不应改变了。 ②使望远镜光轴垂直于分光计中心轴： 望远镜调好焦后，从目镜中能同时看清叉丝和绿色小亮“十”字，且两者无视差。但绿色小亮“十”字一般不处于小黑十字的对称位置（aa′线）上。其原因可能是望远镜光轴未垂直中心轴，也可能是平面镜镜面与中心轴不平行，或者两者兼有。为使望远镜光轴垂直中心轴，调整方法如下： 9调节望远镜光轴倾斜度，使绿色小亮“十”字到aa′线的距离减小一半，再调载物台螺丝G1（或G3）使两者重合。把载物台转l80°，使平面镜的反面正对望远镜，再次用“各半调节法”同样调节。如此反复调节，直到平面镜任一面正对望远镜时，视场中的绿色小亮“十”字都落在调整叉丝aa′上时为止。此时，望远镜光轴就与中心轴垂直了。 G1或G3。如果纵向位移不大，但反射像都远离aa′线，这表明望远镜光轴与中心轴明显不垂直，就该侧重调节螺丝9了。 2）调整平行光管。 调节时先取下载物台上的平面镜，点亮汞灯使之正照狭缝。然后一边调节平行光管上狭缝和透镜的间距，一边用调好焦的望远镜对准平行光管观察。当狭缝正好调到透镜焦平面上时，平行光管就出射平行光。由于望远镜已适合