文档介绍：实验报告
涂李傲软01
2010013234
【实验名称】
光栅衍射
【实验目的】
1:熟悉分光计的调整与使用
2:学****利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法
3:理解光栅衍射公式及其成立条件
【实验原理】
Ⅰ测定光栅常数和光波波长
当一束单色光垂直照射在光栅上时,各狭缝的光线因衍射而向各方向传播,经透镜会聚相互产生干涉,并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
如右图所示,有一束平行光与光栅的法线成角,入射到光栅上产生衍射;出射光夹角为。从点引两条垂线到入射光和出射光。如果在处产生了一个明条纹,其光程差必等于波长的整数倍,即
()
为衍射光谱的级次,.由这个方程,知道了中的三个量,可以推出另外一个。
若光线为正入射,,则上式变为
()
其中为第级谱线的衍射角。
【讨论】三个量中只需要知道两者就可以通过上式求出另外一个。比()式更简洁,免去了测量带来的麻烦和不准确,代价是需要精心调整入射光线使之正入射。
Ⅱ用最小偏向角法测定光波波长
如右图。入射光线与级衍射光线位于光栅法线同侧,()中应取加号。若记,则由三角形公式得
()
可见,当时,最小,记,则()变为
()
【讨论】和()相比,这个公式将对的测量变成了对最小偏向角的测量。之所以做这种变换,是因为人眼对大小的变化感知更明显,因此测量可以做的更精确,避免了测量时由于谱线不够窄、肉眼识别误差以及入射光不严格垂直光栅平面等等造成的不准确。
【实验仪器】
Ⅰ分光计
为实现平行光入射并测准光线方位角,分光计的调整应满足如下基本操作:望远镜适合于观察平行光,平行光管发出平行光,并且二者的光轴都垂直于分光计主轴。
Ⅱ 光栅
在实验中应使光栅刻线与分光计主轴平行。
因为如果光栅刻线不平行于分光计主轴,衍射光谱将会是倾斜的并且倾斜方向垂直于光栅刻痕的方向(而非分光计水平方向),但谱线本身仍平行于狭缝(因为保持狭缝的形状)。由于衍射谱线的倾斜,而分光计刻度线只能水平移动,难以测量其真实间距(需要将测得间距除以倾斜角的余弦才能得到真实间距,而这显然是难以做到的)。
通过调整小平台,可使光栅刻痕平行于分光计主轴。为调节方便,放置光栅时应使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。
Ⅲ水银灯
水银灯谱线的波长
颜色
紫
绿
黄
红
波长/nm

注意事项
Ø 水银灯在使用中必须与扼流圈串接,不能直接接220V电源,否则要烧毁。
Ø 水银灯在使用过程中不要频繁启闭,否则会降低其寿命。
Ø 水银灯的紫外线很强,不可直视。
【实验任务】
共有四个主要内容。
1:调节分光计和光栅以满足要求
2:在时测定光栅常数和光波波长
3:在时测定水银灯光谱中波长较短的黄线波长
4:用最小偏向角法测定波长较长的黄线波长
着重解释后三个任务:
1:在时测定光栅常数和光波波长
调整光栅平面与平行光管光轴垂直
将望远镜对准零级谱线的中心,读出入射光方位。再测