光栅单色仪的调整和使用实验报告.doc

实验报告 陈杨 P物理二班 实验题目:光栅单色仪的调整和使用 实验目的: 了解光栅单色仪的原理结构和使用方法。 通过测量钨灯，钠灯和汞灯的光谱了解单色仪的特点。 实验内容： 单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm 光栅的面积64(64mm2 光栅的刻划密度为1200线/mm 1.钨灯发出的光波长与光强的关系 (1)光电倍增管加-450V的高压 波长（nm） 光强 不加滤光片I0 加滤光片I 400 148 122 410 192 160 420 244 211 430 301 265 440 361 325 450 421 385 460 481 447 470 544 503 480 612 560 490 667 614 500 737 653 510 780 672 520 831 679 530 873 663 540 915 628 550 943 579 (2)波长----光强图线为： (3)透过率的规律：由原始数据可得下图 (4)下表为相应波长的滤光片透过率 λ 400 410 420 430 440 450 460 470 I/I0 0.49123 0.59677 0.64223 0.6789 0.7048 0.73872 0.74734 0.74299 λ 480 490 500 510 520 530 540 550 I/I0 0.74739 0.75331 0.73484 0.71521 0.67477 0.62391 0.56019 0.49358 (5)相关分析: 可以看出，滤光片的透过率随入射光的波长变化而变化。波长位于中间时，透过率比较大，本次实验中约为75%；本次实验中，波长介于500nm和550nm之间时透过率随波长增大明显减小。 可以用薄膜干涉来解释：这里认为膜的折射率大于其两侧介质（空气）的折射率，对膜的两个表面的反射光来说，是有半波损失的。此两束相干光若干涉相消，则可以增大透射光线的强度。光程差2nh=mλ时干涉相消（m=±1，±2，…）。对膜而言，折射率和厚度都是一定的，所以干涉级数和波长的乘积为定值。滤光片是为了选择一个特定波长的光（记其波长为λ0）而制作的，故m是取定的，往往取m=1。入射光波长λ=λ0+Δλ与λ0较接近时，Δλ是一小量，对干涉相消的条件影响不大，故其透射率比较稳定；而当入射光波长与λ0相差较大时，Δλ不可以忽略，反射光的光程差2nh不能满足干涉相消的条件，Δλ越大，反射光的光强越大，透过率越小。 2.利用计算机测量汞灯577nm和579nm的两条谱线和分辨率 粗扫时得到两波峰对应的波长为577.3nm和579.5nm 细扫时： (1)577nm的谱线 波峰/nm 分辨率/nm 光强 577.3935 0.1350 215 577.3800 0.1400 213 577.3875 0.1350 217 (2)579nm的谱线 波峰/nm 分辨率/nm 光强 579.5550 0.1400 212 579.5400 0.1500 210 579.5600 0.1375 211 对实验结果的一些说明： 就已知条件，本次实验的误差无法定量计算。估计精度不高。入射光受实验室中其他光源的影响，其光强大小不是由单一的光源决定的；另外，测光强的仪器示数不稳定，同一波长的光强几秒钟之内上下浮动甚至达到几十，使得我们记录的数据本身就不准确。而且仪器受环境影响较大，实验台的微小振动都能造成入射到分光系统中的光的光强的改变。光源发光中的不稳定因素也对实验有影响。 (3)实际分辨本领R的计算：由原始数据 则 (4)对漂移量的修正： 理论峰值为λ0=546.073nm,由原始数据漂移量 波峰/nm 分辨率/nm 光强 546.2800 0.1450 1696 546.2875 0.1425 1669 546.2925 0.1400 1687 ； 修正后的峰波长： 思考题 (1)说明钨灯和钠灯、汞灯光谱的区别和道理。 答：钨灯的光谱连续，但钠灯和汞灯的光谱是分立的。因为钨灯光谱是高温固体产生的光谱。 (2)为什麽狭缝具有最佳宽度？如何求出狭缝的最佳宽度？ 答：从右图中可看出，当狭缝太宽时实际分辨率下降，而太窄时，出射狭缝上光强太小，因而存在最佳宽度a。 ； 当时最佳 (3)单色仪的理论分辨本领如何计算？实际分辨本领如何测量和计算？ 答：理论分辨本领 实际分辨本领，测出三次同一峰值附近的波长，求其平均值，并求出其差的平均值，代入上式即可。 (4)用钨灯测出的光强分布曲线可说明什么问题？ 答：其一，可以证明钨灯光谱是连续的。 其二，光