1、用透射光栅测定光波波长 北京工商大学物理实验室 实验目的 1 进一步学习分光计的调节和使用 2 观察光栅衍射现象和光栅光谱的特点 3 掌握利用光栅测量光栅常量和光波波长的原理和方法 实验仪器 实验原理 实验内容 一 调整分光计 二 调整光栅 1 调节平行光管发出平行光 2 调节行光管光轴垂直于分光计的中心轴 调节望远镜适合观察平行光 方法见4 16 转动狭缝装置 使狭缝像与分划板十字丝竖线成角度 调节平行光管光轴高低调节螺丝21 使狭缝像的中点与分划板中心重合 旋转狭缝装置 使狭缝像与分划板十字丝形叉丝竖线重合后 拧紧螺丝2 把光栅如图4 17 4所示置 用自准法调节光栅面垂直于望远镜光轴 1
2、 调节光栅平面垂直于平行光管光轴 调节望远镜微调螺丝13 平行光管光轴水平方向调节螺丝20 使 狭缝像 十字像竖线 分划板 十字丝竖线 三线重合 然后锁紧游标盘制动螺丝19 调节平行光管 平行光管由狭缝和准直透镜组成 三 测量汞灯第一级光谱线的衍射角 2 调节光栅刻线与分光计中心轴平行 松开望远镜制动螺丝15 旋紧转座与度盘止动螺丝14 使刻度盘随望远镜一起转动 左右转动望远镜 调节载物台调平螺丝B3 使各谱线高低一致 左右转动望远镜 观察光栅光谱的特征 从一个方向开始转动望远镜 依次记下 级与黄1 黄2 绿 紫谱线相应的两个游标的读数 重复 共测5次 注意事项 1 汞灯紫外线很强 不能直视
3、2 光栅是精密光学元件 严禁用手触摸其光学表面 不得擅自用纸 布等物品擦拭光栅表面 3 为了测量准确 必须使用望远镜微动螺丝 使十字丝竖线对准谱线 4 调 三线重合 后 不能再转动载物台或微调平行光管光轴水平方向调节螺丝 数据处理 1 计算衍射角 以黄光1第一级谱线为例 数据处理如下 黄光2的第一级谱线的衍射角为 绿光的第一级谱线衍射角为 蓝光的第一级谱线衍射角为 紫光的第一级谱线衍射角为 2 由绿谱线的波长 计算光栅常数 3 计算紫 黄谱线的波长 1 实验条件是入射光垂直入射到光栅表面 为满足实验条件 对光栅的调节要求是 1 调节光栅平面垂直与平行光管光轴 2 调节光栅刻线与分光计转轴平行
4、在测量衍射角的过程中 注意必须锁定游标盘 从而保证入射光与光栅的垂直关系 2 如何判定平行光管已发出平行光 如何判断平行光垂直入射到光栅上 答 调节望远镜适合观察平行光 其光轴垂直于分光计的中心轴 调节平行光管光轴垂直于分光计的中心轴 转动望远镜正对平行光管 如果在望远镜中看到清晰的狭缝像 则可判定平行光管已发出平行光 把光栅按图4 17 4安置在平台上 然后以光栅面作为反射面 用自准法调节光栅面与望远镜光轴垂直 转动游标盘 调节调平螺丝B1和B2使从光栅面反射回望远镜的亮十字与分划板上方的黑十字丝重合 此时 若狭缝象 亮十字的垂直线和分划板垂直线三者重合 则判断平行光垂直入射到光栅上 3 按
5、图4 17 4放置光栅有什么好处 答 当调节光栅面与望远镜光轴垂直时只需调节B1或B2即可 这样再调光栅的刻线与分光计的中心轴平行时 调整B3时 不会改变光栅的倾度 从而保证入射光的垂直入射 思考题 分光计的调节与使用 1 分光计的结构 2 分光计的调节 测量前应调节分光计 达到 望远镜聚焦到无穷远 望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直 平行光管出射平行光 且光轴与望远镜的光轴共轴 待测光学元件的表面与中心转轴平行 1 目视粗调 2 用自准直法将望远镜调焦到无穷远 观察不到反射像的原因 目镜中观察到的叉丝和透光窗中黑色十字的像模糊 转动目镜调节鼓轮 望远镜没有聚焦于无穷远 松开目镜筒锁紧螺钉 前后移动目镜筒 平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直 3 调节望远镜光轴与中心转轴垂直 放置平面镜 载物盘水平 望远镜俯仰的各半调节 载物盘水平 望远镜俯仰调节的特例 4 调节平行光管 平行光管由狭缝和准直透镜组成 读数方法 主刻度盘 游标盘 游标窗口 偏心差 旋转主轴 刻度中心
