光柵特性及光譜波長的測量

1、 中國地質(zhì)大學（武漢）課程名稱：近代物理實驗實驗名稱：光柵特性及光譜波長的測量 學院：數(shù)學與物理學院班號：組號：組員：指導老師：光柵特性及光譜波長的測量實驗地點:光柵特性及光譜波長的測量一、實驗目的了解光柵的主要特性測量實驗所用光柵常數(shù)測量汞燈的譜線波長測量氫燈的譜線波長二、實驗原理光柵和棱鏡一樣，是重要的分光原件，它可以把入射光中不同波長的光分開。 利用光柵分光制成的單色儀和光譜儀已被廣泛應(yīng)用。衍射光柵有透射光柵和反射光柵兩種，我們實驗所用的是平面透射光柵，它相當于一組數(shù)目極多，排列緊密均勻的平行狹縫目極多，排列緊密均勻的平行狹縫。根據(jù)夫瑯和費衍射原理，每一單色平行光垂直投射到光柵平面上，被

2、衍射，亮紋條件為：dsin 9 =K 入（K=0, 1, 2, 3,222222）d光柵常數(shù)9 衍射角入 單色光波長由于汞燈產(chǎn)生不同的單色光，每一單色光有一定的波長，因此在同級亮紋時，各 色光的衍射角9是不同的。除中央亮紋外各級可有四條不同的亮紋， 按波長不同 進行排列，這樣，若對某一譜線進行觀察（例如黃光 入y=5790 A0）對準該譜線的某級亮紋（例如K= 1）時，求出其平均的衍射角9y，代入公式就可求光柵常數(shù)d,然后可與標準比較。本實驗采用 d=1/1000厘米 的光柵。相反，若將所求得的光柵常數(shù) d,并對綠光進行觀察，求出某級亮紋（如K= 1）的平均衍射角9y，代入公式，又可求出入g。

3、 同理，可以同級亮紋或不同亮紋的其他譜線進行觀察和計算。當一束平行光垂直入射到光柵上，產(chǎn)生一組明暗相間的 衍射條紋，其夫朗和費衍射主極大由下式?jīng)Q 定:dsin =m 入(9 1)式中：光柵常數(shù)d = a + b9:衍射角大級次m =0車111, 2A =此式稱光柵方程J由式得：光柵特性及光譜波長的測量（由此可以看出：只要測出任意級次的某一條光譜線的衍射角，即可計算出該 光波長。三、實驗儀器FB760-9光譜波長測量儀，透射光柵（1|50, 1|100mm）,氫燈，汞燈，鈉燈， 可調(diào)狹縫，測微目鏡，凸透鏡等。四、實驗內(nèi)容（1）支起實驗儀器，調(diào)節(jié)燈光，狹縫，透鏡的同軸等高，（2）在測量圓臺上放上被

4、測光柵，調(diào)節(jié)透鏡產(chǎn)生良好聚焦，看到清楚的鈉光譜 線。（3） 測量出k=1,-1,2,-2級的譜線夾角B。利用公式，在知道鈉光波為 289nm 的條件下，求出光柵常數(shù)d值。數(shù)據(jù)記錄如下：實驗一：光柵常數(shù)的測量：k+1+2-1-29 / 1020.6510.520.5sin 90.1740.3520.1820.350d/nm3392.93339.93232.73363.8d平均/nm3332.3實驗二：汞光燈的觀察與譜線波長的測量:譜線讀數(shù)顯微鏡的位置9入+-左右左-右左右左-右k= 1紫354.2175.57.59190.27.27.3423.4青357.3173.56.911192.39.38

5、.1469.5黃351.81731011.51939.910578.6k= 2紫346.8168.214.916.71981515431.2青343.71641720.520218.918514.9黃341.5162.820.221.920321.120.6586.2入平均/nm入紫入青入黃427.3492.2582.4光柵特性及光譜波長的測量EE(435.8)E(546.1)E(579.1)1.9%9.9%0.57%光柵常數(shù)d=3332.3nm實驗三：氫原子巴爾末系光譜的觀察與譜線波長的測量k譜線9sin 9入k譜線9sin 9入+1H a350.20.170566.49+2H a159.50.350583.15H B353.50.113376.55H B1660.241401.54H 丫354.20.101336.56H 丫1680.208346.560361.80.0311830.052-1H 丫369.20.160533.17-2H 丫1980.309514.84H B370.30.179596.48H B200.20.342569.82H a373.10.227756.43H a207.10.456759.76入平均/nmH a666.4575H B486.0975H 丫432.7825理論值： H a : 656.3nm H B