分光计测光栅常数实验报告-物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》.pdf

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分光计测光栅常数实验报告|物理实验报告

《用分光计和透射光栅测光波波长》

试验目的】

观看光栅的衍射光谱，控制用分光计和透射光栅测光波波长的办法。

【试验仪器】

分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。

【试验原理】

光栅是一种格外好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成光明细窄的谱

线。

光栅分透射光栅和反射光栅两类，本试验采纳透射光栅，它是在一块透亮的屏板

上刻上大量互相平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，

于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为

光栅常数，用d表示。

由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭

缝的光都会发生单缝衍射，同时透过全部狭缝的光又会彼此产生干预，光栅衍射

光谱的强度由单缝衍射和缝间干预两因素共同确定。用汇聚透镜可将光栅的衍射

光谱汇聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足下列条件

k=0，1，2，(10)

的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将所有或

局部抵消。式〔10〕称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，为衍射角，为

光波波长。当k=0时，=0得到零级明纹。当k=1，2时，将得到对称分立

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在零级条纹两侧的一级，二级明纹。

试验中假设测出第k级明纹的衍射角，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算

出待测光波波长。

【试验内容与步骤】

1．分光计的调节

分光计的调节办法见试验1。

2．用光栅衍射测光的波长

〔1〕要利用光栅方程(10)测光波波长，就必需调整光栅平面使其与平行光管和

望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板

上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。将装有光栅的光栅支架置于载物

台上，使其一端对准调平螺丝a，一端置于另两个调平螺丝b、c的中点，如图

12所示，旋转游标盘并调整调平螺丝b或c，当从光栅平面反射回归的十字

像与分划板上方的十字线重合时，如图13所示，固定游标盘。

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图12光栅支架的位置图13分划板

〔2〕调整光栅刻痕与转轴平行。用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转

动望远镜可观看到0级光谱两侧的1、2级衍射光谱，调整调平螺丝a〔不得

动b、c〕使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧的

光谱线等高。重复〔1〕、〔2〕的调整，直到两个条件均满足为止。

〔3〕测钠黄光的波长

①转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上

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对径方向上的两个角度0和0/，并记入表4中。

②右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘

上对径方向上的两个角度右和右/，并记入表4中。

③左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读

出刻度盘上对径方向上的两个角度左和左/，并记入表4中。

3．观看光栅的衍射光谱。

将光源换成复合光光源〔白炽灯〕通过望远镜观看光栅的衍射光谱。

【留意事项】

1．分光计的调整十分费时，调整好后，试验时不要随便变动，以免重新调整而

影响试验的进行。

2．试验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不

得用手触摸或纸擦，以免损坏其外表刻痕。

3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，

不能用手持着望远镜转动。

【数据记录及处理】