文档介绍：实验日期: 2012 年5月 10日星期四涂李傲软 01 2010013234 1 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 i 角,入射到光栅上产生衍射;出射光夹角为?。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 AD CA ?必等于波长?的整数倍,即?? sin sin d i m ? ?? ?() m 为衍射光谱的级次,? 3,2,1,0???. 由这个方程, 知道了??,,,id 中的三个量,可以推出另外一个。若光线为正入射, 0?i ,则上式变为实验日期: 2012 年5月 10日星期四涂李傲软 01 2010013234 2 ??md m? sin () 其中 m?为第 m 级谱线的衍射角。【讨论】??,,d 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 i 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 m 级衍射光线位于光栅法线同侧, () 中应取加号。若记?????????,i ,则由三角形公式得?md???2 cos 2 sin 2 () 可见,当 0??时, ?最小,记???) min( ,则() 变为?,3,2,1,0,2 sin 2?????mmd??() 【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。实验日期: 2012 年5月 10日星期四涂李傲软 01 2010013234 3 【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