文档介绍：实验报告涂李傲软0**********【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/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。再测出左右两侧同一级的衍射谱线的方位角,分别计算其与入射光的夹角,若两者相差不超过,则近似认为已经调整垂直。【讨论】首先粗调,这样才能节省时间,更重要的是,只有保证光栅平面与平行光管光轴几乎垂直的情况下,才可能在法线两侧都看到谱线;其次,当发现两者相差超过时,应当判断零级谱线更接