文档介绍：实验十 利用光栅测单色光的波长
衍射光栅是利用多缝衍射原理使光波发生色散的光学元件，由大量相互平行、等宽、等 间距的狭缝或刻痕所组成。由于光栅具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地 装配在各种光谱仪器中。
一、 实验目的：
实验十 利用光栅测单色光的波长
衍射光栅是利用多缝衍射原理使光波发生色散的光学元件，由大量相互平行、等宽、等 间距的狭缝或刻痕所组成。由于光栅具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地 装配在各种光谱仪器中。
一、 实验目的：
进一步熟悉掌握分光计的调节和使用方法；
观察光线通过光栅后的衍射现象；
测定衍射光栅的光栅常数、光波波长和光栅角色散。
二、 仪器和用具：
分光计，透射光栅，***灯，钠灯等。
三、 实验原理：
若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图1-1），则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的 焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）。根据夫琅和费衍射理论，衍射 光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件：
(1-1)
d sin 甲k =的 (k = 0,1,2,3A )
式中d=a+b称为光栅常数（a为狭缝宽度，b为刻痕宽度，参见图1-2），k为光谱线的级数，
"k为k级明条纹的衍射角，，是入射光波长。该式称为光栅方程。
如果入射光为复色光，则由（1-1）式可以看出，光的波长*不同，其衍射角"k也各不 w
相同，于是复色光被分解，在中央k=0, k =0处，各色光仍重叠在一起，组成中央明条纹， 称为零级谱线。在零级谱线的两侧对称分布着k = 1,2,3A级谱线，且同一级谱线按不同波 长，依次从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
'1勺」光
图1-1
平行洗束
图1-2
由光栅方程可看出，若已知光栅常数d,测出衍射明条纹的衍射角中k，即可求出 光波的波长入。反之，若已知入，亦可求出光栅常数d。
将光栅方程（1-1）式对"微分，可得光栅的角色散为
（1-2）
角色散是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的 角距离。由式（1-2）可知，如果衍射时衍射角不大，则C0S中近乎不变，光谱的角色散几 乎与波长无关，即光谱随波长的分布比较均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的不同。
曰AlA
分辨本领是光栅的另一重要参数，它表征光栅分辨光谱线的能力。设波长为x和d 的不同光波，经光栅衍射形成的两条谱线刚刚能被分开，则光栅分辨本领R为
X
R — ^
d （1-3）
根据瑞利判据，当一条谱线强度的极大值和另一条谱线强度的第一极小值重合时，则可 认为该两条谱线刚能被分辨。由此可以推出
（1-4）
R — kN
其中k为光谱级数，N是光栅刻线的总数。
四、实验内容：
分光计及光栅的调节
图1-3
（1） 。
（2） 调节光栅平面与分光计转轴平行，且光栅面垂直于准直管
先把望远镜叉丝对准狭缝，再将平面光栅按图1-3置于载物台上，转动载物台，并调节 螺丝a或b，直到望远镜中从光栅面反射回来的绿十字像与目镜中的调整叉丝重合，至此光 栅平面与分光计转轴平行，且垂直于准直管、固定载物台。
（3）调节光栅刻痕与转轴平行
转动望远镜，观察光栅光谱线，调节栽物台螺丝c