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大学物理实验分光计实验报告.docx

上传人:fangjinyan2017001 2022/4/30 文件大小:282 KB

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文档介绍

文档介绍:分光计法测光栅常数

分光计又称光学测角仪,是一种分光测角光学实验仪器。它常用来测量折射率、色散 率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。分光计是一种具有代表性的基本光学仪器,学好 分光计的调整和使用,可为可见一光斑,若找不到说明粗调未调好,这时可用眼睛观察平面镜,找到反射 光束,调节载物台和望远镜光轴位置,使望远镜能接收到反射光束,从目镜视场中看到光 斑。
(3)望远镜的调焦。松开目镜锁紧螺钉 6,前后移动目镜筒,当光斑变为清晰的绿 “十” 字像,并且与分划板“ 牛”形叉丝无视差时,望远镜已调焦至无穷远,适合观察平行光了。
.调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴
转动载物台1800,观察视场中有无绿“十”字像,若没有则应适当调节载物台水平和
望远镜光轴的高低,直至任意转动载物台1800均能在望远镜中看到经平面镜正、反两面反
射的绿“十”字像。
从前面分光计的调节原理知道,当望远镜光轴垂直于分光计中心轴时,经平面镜正、
反两面反射的“十”字像均应重合在分划板“中”叉丝的上的横丝上(如图 3-7-7所示)。
在一般情况下,视场中看到两面绿“十”字像并不重合,需要继续仔细配合调节载物台和 望远镜。可先调载物台调平螺钉(a2或a3)使绿“十”字像到“ 牛”形叉丝上横丝距离减
少一半;再调望远镜光轴的俯仰调节螺钉使绿“十”字像与上横丝重合。然后转动载物台 1800,重复上面调节步骤,反复几次即可调好。此后望远镜光轴高低调节螺钉不可再动。
.调节载物平台法线与分光计中心轴平行
将平面镜相对载物台转动 900,然后转动载物台900,调平台调平螺钉为使平面镜反射 的绿“十”字像与“牛”形叉丝上横形重合。
.调节平行光管能发射平行光
关闭望远镜灯源,点燃光源使光照亮平行光管狭缝。用已调好的望远镜对准平行光管 观察,松开狭缝装置锁紧螺钉 2,前后移动狭缝套筒,使望远镜中看到清晰的狭缝像,并且 与叉丝无视差,此时平行光管发出平行光;调节狭缝宽度调节手轮8,从望远镜中观察到缝
宽约1mm左右。
.调节平行光管光轴垂直于分光计中心轴
松开狭缝装置锁紧螺钉 2,转动狭缝成水平状态,调节平彳T光管光轴高低调节螺钉9,
使望远镜中看到狭缝像的缝宽被分划板中央横丝上下平分(如图3-7-8所示),再转动狭缝
900成竖直状态,狭缝被中央横丝上下平分。此时,平行光管光轴与分光计中心轴垂直。在 调节过程中应始终保持狭缝像清晰。
图 3-7-8

衍射光栅是由大量平行、等宽、等距的狭缝(或刻痕)构成,常分为透射光栅和反射 光栅,是一种精密的分光元件。
【实验目的】
(1)观察光栅衍射现象,理解光栅衍射基本规律。
(2)学会用分光计测光栅常数。
【实验原理】
设透射光栅的缝宽为 a ,不透光部分宽度为 b , (a +b) = d称为光栅常数。当单色平 行光垂直入射到衍射光栅上,通过每个缝的光都将发生衍射,不同缝的光彼此干涉,当衍 射角满足光栅方程
dsin 邛=k,uk=0,±i,±2[(3-7 -1)
时,光波加强,产生主极大。若在光栅后加一会聚透镜,则在其焦平面上形成分隔开的对
称分布的细锐明条纹(见图 *-9)。
(a)
2 .透镜
(b)

光栅衍射条纹

图3-7-9光栅衍射原理图
在式(3-7-1)中,九为单色光波长,k是明条纹级数。如果光源是包含有不同波长光 波的复色光,经光栅衍射后,对不同波长的光,除零级外,由于同一级主极大有不同的衍 射角中,因此在零级主极大两边出现对称分布、按波长次序排列的谱线,称为光栅光谱。
根据光栅方程,若以已知波长的单色平行光垂直入射,只要测出对应级次条纹的衍射角平,
即可求出光栅常数 do同样,若d已知,即可求得入射光波长 九。
【实验仪器】
分光计(JJY型),衍射光栅,光源(钠光灯)
【实验内容】
(1)按练****一的要求调节好分光计。
(2)将衍射光栅放在载物台上(按图3-7-6中平面镜位置)。
(3)调节光栅平面与望远镜光轴垂直。接通望远镜灯源,仔细观察被光栅平面反射的 “十”字像,调节载物台调平螺钉22或23,使“十”字像与分划板“书”形叉形上横丝重
合。
(4)调节光栅的刻痕线平行于分光计中心轴。转动望远镜,观察衍射条纹,仔细调节 载物台调平螺钉a1,使视场中见到的各级亮纹都被分化板中央横丝上下等分。
(5)测量衍射角 Q (本实验中测量左右 k级条纹的夹角即25固定游标盘和载物 台,推动支臂使望远镜和度盘一起转动,将望远镜分划板竖直线移至左边第三级条纹外, 然后向右推动支臂使分划板竖直线靠近第三级明纹的左边缘(或右边缘)