文档介绍：工物系核11 李敏 2011011693 实验台号19
光栅衍射实验
实验目的
进一步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;
加深理解光栅衍射公式及其成立条件;
实验原理
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
(1)
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
(2)
其中为第级谱线的衍射角。
据此,可用分光计测出衍射角,已知波长求光栅常数或已知光栅常数求波长。
如右图。入射光线与级衍射光线位于光栅法线同侧,(1)式中应取加号,即dsinφ+sinι=mλ。以Δ=φ+ι为偏向角,则由三角形公式得
2dsinΔ2cosφ-i2=mλ(3)
易得,当φ-i=0时,最小,记为δ,则()变为
(4)
由此可见,如果已知光栅常数d,只要测出最小偏向角δ,就可以根据(4)算出波长λ。
实验仪器
在本实验中,分光计的调节应该满足: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。
调节光栅时,调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。
颜色
紫
绿
黄
红
波长/nm
(1)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。
(2)水银灯在使用过程中不要频繁启闭,否则会降低其寿命。
(3)水银灯的紫外线很强,不可直视。
四、 实验任务
(1)调节分光计和光栅使满足要求。
(2)测定i=0时的光栅常数和光波波长。
(3)测定i=15°时的水银灯光谱中波长较短的黄线的波长
(4)用最小偏向角法测定波长较长的黄线的波长。(选作)
五、 实验数据记录与处理
=0时,测定光栅常数和光波波长
光栅编号: ;= ;入射光方位= ;= 。
波长/nm
黄1
黄2
紫
衍射光谱级次m
游标
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
左侧衍射光方位
右侧衍射光方位
=15°时,测量波长较短的黄线的波长
光栅编号: ;光栅平面法线方位φ1n= ;φ2n= 。
光谱级次m
游标
入射光方位
入射角
Ⅰ
Ⅱ
光谱级次m
游标
左侧衍射光方位
衍射角
同(异)侧
1
Ⅰ
Ⅱ
光谱级次m
游标
右侧衍射光方位
衍射角
同(异)侧
2
Ⅰ
Ⅱ
光谱级次
游标
谱线方位
对称谱线方位
五、数据记录
见附页
六、数据处理
d和不确定度的推导
(1)d的不确定度