文档介绍：衣皆物理棠摩容⑵ 免栅将射ElectronicsEngineeringxxx实验: 1实验原理 1测定光栅常数和光波波长 1用最小偏向角法测定光波波长 1实验仪器 3分光计 3光栅 3水银灯 3水银灯谱线的波长 3注意事项 3实验任务 4在i= 0时测定光栅常数和光波波长 4在i= 15。时测定波长较短的黄线波长 5用最小偏向角法测定波长较长的黄线的波长 6数据表格 7『0时,测定光栅常数利光波波长 7i=15时,,测量波长较短的黄线的波长 7最小偏向角法 8数据处理 9思考题 10实验总结 111实验目的熟悉分光计的调整与使用学****利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法理解光】:m[()当一束单色光垂直照射在光栅上时,备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;出射光夹角为但。从B点引两条垂线到入射光和出射光。如果在F处产生了一个明条纹,其光程差CA+AD必等于波长人的整数倍,即d(sino土sini)=mA ()用为衍射光谱的级次,0,±1,±2,±3・・・.由这个方程,知道了d,(p,3中的三个量,可以推出另外一个。若光线为正入射,z=0,则上式变为刁sin(pm=mA其中%为第m级谱线的衍射佑。讨论:"人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,•带来的麻烦利不准确,代价是需要精心调整入射光线使之正入射。。入射光线与m级衍射光线位于光栅法线同侧,()中应取加号。若记△ 入,则由三角形公式得2^/sin-cos—=mA2 2()可见,当A=0时,△最小,记min(A)=8,贝ij()变为()2dsin—=m=0,±1,±2,±3,・・・2讨论:和()相比,这个公式将对°的测量变成了对最小偏向的&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,避免了测量伊时山于谱线不够窄、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。,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,并旦二者的光轴都垂直于分光计主轴。。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。.>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。>水银灯在使用过程中不要频繁启闭,否则会降低其寿命。>水银灯的紫外线很强,不可直视。4实验任务共有四个主要内容。>调节分光计和光栅以满足要求>在,二0时测定光栅常数和光波波长>在,=15。时测定水银灯光谱中波长较短的黄线波长>用最小偏向角法测定波长较长的黄线波长看重解释后三个任务:!>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2',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2'时,应当判断零级谱线更接近哪一侧的谱线,若接近左侧谱线,则光栅应顺时针旋转(从分光计上方看),反之应该逆时针旋转,再次测量。LZI>推导d和人的不确定度d的不确定度:重写()式如下d ()sm(pm由于本实验在测量d时的人为给定值,m为常数,所以只需看d和物的关系。()=>Ind=InmA一Insin(pm址二-迪=—()8%sin%tg(pin△d~d51nJ2展-—)(△外)=d\nd6(Pm()可见,