分光仪的使用和光栅.docVIP

实验4.10分光仪的使用和光栅 科目：物理实验 实验日期： 班级： 姓名： 学 号： 实验目的： 1.了解分光仪的结构；掌握分光仪的调节和使用方法 2.掌握使用光栅测量波长的原理和方法 3.了解角色散与辨本领的意义及测量方法。 实验仪器： ? 分光仪、光栅、平行双平面反射镜、钠灯、汞灯、照明等 实验原理： 分光仪主要有四部分组成： 平行光管：产生平行光束； 望远镜：观察和确定平心光的前进方向； 载物台：用来放置棱镜，光栅等化学元件的平台可绕主轴旋转和沿轴向升降； 读数装置：用来确定望远镜和载物台的相对方位两个窗口读得望远镜转过得角度得平均值才是所得得角度。 分光仪结构图 分光仪的调节： 调整要求为： 1）调整望远镜使其适合观察平行光，即成为公焦光学系统。 2）望远镜光轴垂直于仪器主轴 3）平行光管发出平行光 4）平行光管光轴垂直于仪器主轴 具体调节步骤： 1）粗调（眼睛直接观察） 调节望远镜得光轴和平行光管得光轴，尽量使其与刻度盘平行，调节载物台调平螺钉20使载物台尽量与刻度盘平行。 2）望远镜调节： A自准法调节望远镜使其适合观察平行光。 点亮小灯，调节目镜与分划板的距离，看清分划板上的叉丝。 将平行平面反射镜放置在载物台上。将望远镜正对平面反射镜，使得望远镜光轴大致垂直于反射面，缓缓地左右移动载物台是从平面镜反射回来地光进入望远镜。找到光团后，转动手轮使B筒前后移动使得光团处呈现叉丝地像。 B 用半近调节法调节望远镜使其光轴与仪器主轴垂直。 转动载物台，依次使反射镜地两个镜面正对望远镜，调节直至两个反射地叉丝均位于望远镜地视场中。 看清两个叉丝后，采用半近似调节法调节，使得像在视场中地竖直线上，用同样地方法反复数次，直至望远镜地光轴已垂直于仪器地主轴。 3) 调节平行光管 A调出平行光： 取下平面镜。开亮钠光灯，松开螺钉11，狭缝转成水平，看到狭缝地像； 调节平行光管与光轴高低螺钉22，使狭缝像与分划板叉丝地中央水平横线重合，此时平行光管光轴与仪器主轴相垂直； 转动狭缝使其平行于叉丝竖直线，调节平行光管水平方向调节螺钉14，位于叉丝竖直线，直至重合； 仔细地前后抽动狭缝体消除视差。 B转动手轮调节狭缝宽度； C锁紧狭缝体。 3．光栅 分为投射光栅和反射光栅。 光栅方程：衍射角满足下式的方向上出现极强条纹即 k＝0，±1，±2，±3……表明光栅的级次；d＝a＋b为光栅常数； Φk为第k级衍射角。 四、实验内容与测量: 1.光栅的调节 1）使光栅平面与仪器主轴平行，且垂直于平行光管光轴 当分光仪调好后，使望远镜分划板上的竖线对准平行光管狭缝的像，固定望远镜和平行光管。将光栅按照图所示的方式放置在载物台上，挡住平行光管狭缝的入射光，开亮望远镜上的小灯，转动平台观察反射回来的绿色小灯叉丝像。使二者重合。 2）调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行 松开固定望远镜止动螺钉15使望远镜可以转动，使平行光管射出平行光，左右转动望远镜观察0 级1 级2级谱线，以分划板横线为参考线，比较左右两侧谱线在视场中的高度是否一致，如果不同，调节螺钉B1，使谱线等高。此时光栅透光狭条即与仪器主轴平行。 2.测量 1）点钠灯，照亮平行光管的狭缝，向左转动望远镜至钠黄光的第0级谱线左边的第二级谱线的位置，使谱线中央与分划板的竖线重合，记下望远镜的角位置。然后向右转动至左边的第一级谱线，记下相应角位置。用同样的方法，记下0级谱线右边的各级谱线的角位置。将数据填入下表中。 衍射角数据表 k 亮条纹位置（度分） k 亮条纹位置 Pk Pk’ Pk Pk’ －1 159°55 339°55′ ＋1 118°10′ 298°10′ （2）用同样的方法测出钠黄光双谱线的角位置： 左侧（159°56′，339°56′），（159°54′，339°54′） 右侧（118°9′， 298°9′ ），（ 118°11′，298°11′） 五、数据处理： 六、实验分析与讨论 1. 在测量一级偏转角时，钠光谱线比较清晰，而由于二级谱线较为模糊，所以实验中没有测量二级偏转角。 2. 在测量偏转角时，转动刻度盘会产生一个向回转动的力矩，由于实验中对数据要求很精确，这会产生误差。 3. 在观察偏转角时，采用目测计数的方式，且双谱线距离很小，容