實(shí)驗(yàn)七用分光計(jì)測光柵常數(shù)和光波的波長

實(shí)驗(yàn)七

用分光計(jì)測光柵常數(shù)和光波的波長【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.熟悉分光計(jì)的操作2.用已知波長光光柵常數(shù)3.用測出的光柵常數(shù)測某一譜線的波長【實(shí)驗(yàn)儀器】分光計(jì)及附件一套，汞燈關(guān)源；光柵一片圖時(shí)【實(shí)驗(yàn)原理】本實(shí)驗(yàn)是利用全息光柵進(jìn)行測量，

光源采用GD20低壓汞燈，它點(diǎn)燃之后能發(fā)生較強(qiáng)的特性光譜線，在可見區(qū)輻射的光譜波長分別為

5790A0,5770A°,5461A°,4358A0,4047A0。根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射原理，每一單色平行光垂直投射到光柵平面上，

被衍射，亮紋條件為：dsin0=K入

（K=0,土1,土2,土3,）d-----光柵常數(shù)

0-----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(jí)亮紋時(shí)，各色光的衍射角0是不同的。除中央亮紋外各級(jí)可有四條不同的亮紋，按波長不同進(jìn)行排列，通過分光計(jì)觀察時(shí)如（圖8-3）所示。i<-n巍亮紋kFJ

料M這樣，若對(duì)某一譜線進(jìn)行觀察（例如黃光

入y=5790A0）對(duì)準(zhǔn)該譜線的某級(jí)亮紋（例如K=土1）時(shí)，求出其平均的衍射角0y,代入公式就可求光柵常數(shù)d,然后可與標(biāo)準(zhǔn)比較。本實(shí)驗(yàn)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(duì)綠光進(jìn)行觀察，求出某級(jí)亮紋（如K=土1）的平均衍射角0y,代入公式，又可求出入g。同理，可以同級(jí)亮紋或不同亮紋的其他譜線進(jìn)行觀察和計(jì)算?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（實(shí)驗(yàn)之前請先看實(shí)驗(yàn)七附錄）1、

先進(jìn)行目鏡和望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦；2、

調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直于旋轉(zhuǎn)主軸；3、

平行光管的調(diào)焦；4、

調(diào)整平行光管的光軸垂直于旋轉(zhuǎn)主軸；5、

將平行光管狹縫調(diào)成垂直；（1-5安裝時(shí)已基本調(diào)好）6、

調(diào)節(jié)光柵平面，使光柵與轉(zhuǎn)軸平行，且光柵平面垂直于平行光管。調(diào)節(jié)方法：先開汞燈光源，把平行光管的狹縫照亮，把望遠(yuǎn)鏡叉絲對(duì)準(zhǔn)狹縫象，

固定望遠(yuǎn)鏡的鎖緊螺釘。關(guān)掉汞燈光源，開亮望遠(yuǎn)鏡的照明光源，再把光柵放置在載物平臺(tái)上，并使之固定（夾緊）其位置以三只調(diào)平螺釘為準(zhǔn)如（圖

8-4）所示。盡可能做到光柵平面垂直平分B、C,然后轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)圓盤，若已鎖緊，須放松螺釘（20）再調(diào)節(jié)B、C下面的螺釘，直到望遠(yuǎn)鏡中從光柵平面反射回來的亮十字象和叉絲重合，既可固定圓盤，鎖緊螺釘（20）7、

調(diào)節(jié)光柵，使其刻痕與轉(zhuǎn)軸平行。光柵平面雖然平行轉(zhuǎn)軸，但刻痕不一定平行轉(zhuǎn)軸，調(diào)節(jié)方法是點(diǎn)亮汞燈，讓望遠(yuǎn)鏡對(duì)各條譜線進(jìn)行初步觀察，

同時(shí)調(diào)節(jié)A下面的螺釘（B、C不能動(dòng)）使叉絲垂直與譜線平行。調(diào)好之后，關(guān)掉汞燈，回頭檢查步驟（6）是否有變動(dòng)，這樣反復(fù)多次調(diào)節(jié)，直至（

6、7）兩個(gè)要求同時(shí)滿足為止。8、

測光柵常數(shù)d:先對(duì)準(zhǔn)中央亮紋，在刻度盤上讀出二個(gè)數(shù)字

。左和。右取其平均值，作為該位置的相對(duì)角度0、。然后分別對(duì)K=±1時(shí)黃光譜線進(jìn)行觀察，（入y=5790A0），并分別求出K=土1時(shí)黃光的衍射角，一般應(yīng)相差不超過幾分，如相差太大，就是（6、7）未調(diào)好，這兩個(gè)讀數(shù)的平均值就是

0y,代入公式dsin0=入，即可求得do（見實(shí)驗(yàn)報(bào)告）9、

測綠光的波長入g：類似上一步驟，對(duì)準(zhǔn)綠光，測出K=土1的譜線的衍射角的平均值0y,用自己求出的光柵常數(shù)，代入公式

dsin。=入，即可求入g。10、

數(shù)據(jù)處理：將上面二個(gè)步驟所得的數(shù)據(jù)，填寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)七附錄

分光計(jì)的使用一、用途：分光計(jì)是一種分光測角光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、可以利用光的反射擊隊(duì)、折射、衍射、干涉和偏振原理進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。例如：1、

利用光的反射原理測量棱鏡的角度；2、

利用光的折射原理測量棱鏡的最小偏向角，從而計(jì)算棱鏡玻璃的折射率等；3、

和光柵配合作光的衍射實(shí)驗(yàn)，測量光波波長等。4、

和偏振片、波片配合，作光的偏振實(shí)驗(yàn)等。二、JJY型1分光計(jì)的主要技術(shù)性能及規(guī)格1.

光學(xué)參數(shù)平行光管及望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的物鏡焦距：170mm;通光口徑：（））22mm;視場：3022望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)目鏡焦距：

24.3mm2.刻度盤直徑：?178mm：刻度范圍：0-360°:刻度格值：0.50游標(biāo)讀數(shù)示值：13.附件：1三棱鏡（棱角600±5'）（材料ZFI

Nd=106475）2光學(xué)平行平板（校正平臺(tái)之用）3變壓器6.3V/220V容量3VA（望遠(yuǎn)鏡、放大鏡之用）4手持照明放大鏡5平面全息光柵3000條/cm三、儀器結(jié)構(gòu)見圖7f-1圖7f-1分光討四、儀器的調(diào)整1.目鏡的調(diào)焦目的是使眼睛通過目鏡能清楚地看到目鏡中分劃上的刻線。

調(diào)焦方法是先把目鏡調(diào)焦手輪（15）旋出，然后一邊旋進(jìn)，一邊從目鏡中觀察，反復(fù)調(diào)節(jié)直至分劃板刻線成象清晰為止。1.望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦目的將目鏡分劃板上的十字線調(diào)整目鏡的焦平面上，

調(diào)整方法：①接上目鏡照明燈源。2把望遠(yuǎn)鏡光軸位置調(diào)節(jié)螺絲（17、18）調(diào)節(jié)到適中的位置。③在載物臺(tái)的中央放上平行平板（反射鏡），其反射面對(duì)看望遠(yuǎn)鏡，且與望遠(yuǎn)鏡光軸大致垂直。④通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)下面三只調(diào)平螺絲（9）并轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)（注意！轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)（

11）通過轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤（19）進(jìn)行，此時(shí)需松開（20）,使望遠(yuǎn)鏡的反射象大致與望遠(yuǎn)鏡在一直線上。⑤從目鏡中觀察，此時(shí)可以看到一亮斑。再移動(dòng)目鏡（不是調(diào)焦手輪，松開（

14））對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行調(diào)整，使十字線成清晰的象（看到圖示7f-2）。并反復(fù)調(diào)節(jié)三只調(diào)平螺絲，把這個(gè)亮十字（綠色）調(diào)節(jié)到與分劃板上方的十字線重合，盡量使十字線和亮十字無視差重合。1；有綠色"字架2.調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直于旋轉(zhuǎn)主軸1在望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦基礎(chǔ)上，對(duì)準(zhǔn)平行平板，精確地調(diào)節(jié)螺絲（

17）,以達(dá)到亮十字（綠色）與十字線重合，然后鎖緊螺絲（21）2把游標(biāo)盤連同載物臺(tái)和平行板旋轉(zhuǎn)

1800,再觀察亮十字的位置，可能與十字線偏高偏低或偏左偏右。然后調(diào)節(jié)載物臺(tái)三只螺絲，使位移減少一半，再轉(zhuǎn)

1800調(diào)節(jié)，必要時(shí)再配合調(diào)整上下調(diào)節(jié)螺絲（17）、反復(fù)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)直至垂直方向位移完全消除。3.將分劃板十字線調(diào)成水平通過目鏡觀察，旋轉(zhuǎn)游標(biāo)盤連同載物臺(tái)，觀察亮十字的水平移動(dòng)時(shí)，與分劃板的水平線是否平行，如不平行，可轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，注意不要破壞調(diào)焦。調(diào)完之后，將螺釘（14）鎖緊。4.平行光管的調(diào)焦目的是把狹縫調(diào)整到物鏡的焦平面上，也就是平行光管對(duì)無窮調(diào)焦。1掉望遠(yuǎn)鏡照明光源，打開狹縫，用漫射光照狹縫（先了解狹縫的大小調(diào)節(jié)情況。2在平行光管物鏡前放上白紙，開亮光源，并調(diào)節(jié)光源位置，使在整個(gè)物鏡孔徑上照明均勻。（可旋轉(zhuǎn)狹縫觀察，最后作水平放置）3用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管，并調(diào)節(jié)螺絲（

7）和（4）,將平行光管左右上下調(diào)節(jié)，使狹縫位于望遠(yuǎn)鏡視場中心。4前后移動(dòng)狹縫機(jī)構(gòu)（松開（2））,使狹縫清晰成象在望遠(yuǎn)鏡分劃板平面上，注意不破壞望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)，只能調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的微調(diào)機(jī)構(gòu)。5松開