篇一 :实验四 分光计的调整及光栅常数的测定

实验四  分光计的调整及光栅常数的测定

分光计作为基本的光学仪器之一,它是精确测定光线偏转角的仪器,也称之为测角仪。光学中很多基本量(如反射角、折射角、衍射角等)都可以由它直接测量。因此,可以应用它测定物质的有关常数(如折射率、光栅常数、光波波长等),或研究物质的光学特性(如光谱分析)。应用分光计必须经过一系列仔细的调整,才能得到准确的结果。因此,在学习使用过程中,要做到严谨、细致,才能正确掌握。

【实验目的】

1.了解分光计构造的基本原理。

2.学习分光计的调整技术,掌握分光计的正确使用方法。

3.利用分光计测定光栅常数。

【实验原理】

1.分光计

光线入射到光学元件上,由于反射或折射等作用,使光线产生偏离,分光计就是用来测量入射光与出射光之间偏离角度的一种仪器。要测定此角,必须满足两个条件:

⑴ 入射光与出射光均为平行光;

⑵ 入射光、出射光以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。

为此,分光计上装有能造成平行光的平行光管、观察平行光的望远镜及放置光学元件的载物台,它们都装有调节水平的螺钉。为了读出测量时望远镜转过的角度,配有与望远镜连接在一起的刻度盘,如图4-1所示。各部分别介绍如下:

⑴ 读数装置。在底座19的中央固定一中心轴,度盘22和游标盘21套在中心轴上,可以绕中心轴旋转;度盘下端有轴承支撑,使旋转轻便灵活;度盘上的刻线把360°圆周角分成720等份,每份为30′。同一直径方向两端各有一个游标读数装置,测量时,对望远镜的两个位置中每一位置都读出两个数值,然后对同侧的差值读数取平均值,这样可以消除因偏心引起的误差(见本实验参考资料)。

⑵ 平行光管。立柱23固定在底座上,平行光管3安装在立柱上,平行光管的光轴位置可以通过立柱上的调节螺钉26、27分别进行左右、水平微调,平行光管有一狭缝装置1。旋松螺钉2,转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状,前后移动内套筒,使狭缝严格地处在透镜焦平面上,则平行光管发出狭缝平行光。

…… …… 余下全文

篇二 :实验七 用分光计测光栅常数和光波的波长

实验七  用分光计测光栅常数和光波的波长

【实验目的】

1.  熟悉分光计的操作

2.  用已知波长光光栅常数

3.  用测出的光栅常数测某一谱线的波长

【实验仪器】

分光计及附件一套,汞灯关源;光栅一片

【实验原理】

本实验是利用全息光栅进行测量,光源采用GD20低压汞灯,它点燃之后能发生较强的特性光谱线,在可见区辐射的光谱波长分别为5790A0,5770 A0,5461 A0,4358 A0,4047 A0

根据夫琅和费衍射原理,每一单色平行光垂直投射到光栅平面上,被衍射,亮纹条件为:

dsinθ=Kλ       (K=0,  ±1,   ±2, ±3,······)

d-----光栅常数       θ-----衍射角       λ-------单色光波长

由于汞灯产生不同的单色光,每一单色光有一定的波长,因此在同级亮纹时,各色光的衍射角θ是不同的。除中央亮纹外各级可有四条不同的亮纹,按波长不同进行排列,通过分光计观察时如(图8-3)所示。

这样,若对某一谱线进行观察(例如黄光λy=5790 A0)对准该谱线的某级亮纹(例如

K=±1)时,求出其平均的衍射角θy ,代入公式就可求光栅常数d,然后可与标准比较。本实验采用d=1/1000厘米的光栅。相反,若将所求得的光栅常数d,并对绿光进行观察,求出某级亮纹(如K=±1)的平均衍射角θy ,代入公式,又可求出λg  。同理,可以同级亮纹或不同亮纹的其他谱线进行观察和计算。

…… …… 余下全文

篇三 :大学物理实验分光计实验报告

分光计法测光栅常数

3.7  分光计的调节及光栅常数的测定

分光计又称光学测角仪,是一种分光测角光学实验仪器。它常用来测量折射率、色散率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。分光计是一种具有代表性的基本光学仪器,学好分光计的调整和使用,可为今后使用其他精密光学仪器打下良好基础。

3.7.1  分光计的调节

【实验目的】

了解分光计的结构和基本原理,学习调整和使用方法。

【分光计的结构和原理】

分光计主要由五个部分构成:底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。不同型号分光计的光学原理基本相同。JJY型分光计如图3-7-1所示。

图3-7-1  JJY型分光计

1.狭缝装置  2.狭缝装置锁紧螺钉 3.平行光管  4.元件夹  5.望远镜  6.目镜锁紧螺钉  7.阿贝式自准直目镜  8.狭缝宽度调节旋钮  9.平行光管光轴高低调节螺钉  10.平行光管光轴水平调节螺钉  11.游标盘止动螺钉  12.游标盘微调螺钉  13.载物台调平螺钉(3只)  14.度盘  15.游标盘  16.度盘止动螺钉  17.底座  18.望远镜止动螺钉  19.载物台止动螺钉  20.望远镜微调螺钉  21.望远镜光轴水平调节螺钉  22.望远镜光轴高低调节螺钉  23.目镜视度调节手轮

1.底座

分光计底座(17)中心固定有一中心轴,望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上,可绕中心轴旋转。

2.平行光管

平行光管安装在固定立柱上,它的作用是产生平行光。平行光管由狭缝和透镜组成,如图3-7-2。狭缝宽度可调(范围0.02~2mm),透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。当狭缝位于透镜焦平面上时,由狭缝经过透镜出射的光为平行光。

…… …… 余下全文

篇四 :实验3 分光计测定光栅常数(305)

分光计测定光栅常数 

一、实验目的

1. 观察光栅衍射现象和衍射光谱

2. 进一步熟悉分光计的调节和使用

3. 选定波长已知的光谱线测定光栅常量

二、实验仪器

分光计、光栅、汞灯、双面反射镜

三、实验原理

当单色平行光垂直照射到光栅面上,透过各狭缝的光线将向各个方向衍射.如果用凸透镜将与光栅法线成角的衍射光线会聚在其焦平面上,由于来自不同狭缝的光束相互干涉,结果在透镜焦平面上形成一系列明条纹.根据光栅衍射理论,产生明条纹的条件为   

                                (26―1)

式中d=a+b为光栅常量,λ为入射光波长,k为明条纹(光谱线)的级数,为第k级明条纹的衍射角.(26―1)式称为光栅方程,它对垂直照射条件下的透射式和反射式光栅都适用.

如果入射光为复色光,由(26―1)式可知,波长不同,衍射角也不同,于是复色光被分解.而在中央处,各色光仍然重叠在一起,形成中央明条纹.在中央明条纹两侧对称分布着k= ±1,±2,…级光谱.每级光谱中紫色谱线靠近中央明条纹,红色谱线远离中央明条纹.

实验中如用汞灯照射分光计的狭缝,经平行光管后的平行光垂直照射到放在载物台上的光栅上,衍射光用望远镜观察,在可见光范围内比较明亮的光谱线如图26―2所示.这些光谱线的波长都是已知的(参见附表3―10).用分光计判明它的级数k并测出相应的衍射角,就可由(26―1)式求出光栅常量d.

…… …… 余下全文

篇五 :用分光计测光栅常数和光波的波长

衍射光栅是一种高分辨率的光学色散元件,它广泛应用于光谱分析.随着现代技术的发展,它在计量、无线电、天文、光通信、光信息处理等许多领域中都有重要的应用.

实验目的

1.观察光栅的衍射现象,研究光栅衍射的特点.

2.测定光栅常数和汞黄光的波长.

3.通过对光栅常数和波长的测量,了解光栅的分光作用,并加深对光的波动性的认识.

实验仪器与用具

分光计1台,光栅1个,低压汞灯1个.

实验原理

普通平面光栅是在一块玻璃片上用刻线机刻画出一组很密的等距的平行线构成的.光波射向光栅,刻痕部分不透光,只能从刻痕间的透明狭缝中通过.因此,可以把光栅看成一系列密集、均匀而又平行排列的狭缝.

光照射到光栅上,通过每个狭缝的光都发生衍射,而衍射光通过透镜后便互相干涉.因此,本实验光栅的衍射条纹应看做是衍射与干涉的总效果.

下面我们来分析平行光垂直射到光栅上的情况(图15-1).设光波波长为λ,狭缝和刻痕的宽度分别为ab,则通过各狭缝以角度φ衍射的光,经透镜会聚后如果是互相加强,在其焦平面上就得到明亮的干涉条纹.根据光的干涉条件,光程差等于波长的整数倍或零时形成亮条纹.由图15-1可知,衍射光的光程差为(a+b)sinφ ,于是,形成亮条纹的条件为:

(a+b)sinφ = K = 0,±1,±2,…

d sinφ . (15-1)

式中,da+b称为光栅常数,λ为入射光波波长,K为明条纹(光谱线)级数,φK级明条纹衍射角.

K= 0的亮条纹叫中央条纹或零级条纹,K=±1为左右对称分布的一级条纹,K=±2为左右对称的二级条纹,以此类推.

光栅狭缝与刻痕宽度之和a+b称为光栅常数.若在光栅片上每厘米宽刻有n条刻痕,则光栅常数d= (a+b)= cm.当a+b已知时,只要测出某级条纹所对应的衍射角φ,通过式(15-1)即可算出光波波长λ.当λ已知时,只要测出某级条纹所对应的衍射角φ,通过式(15—1)可计算出光栅常数.

…… …… 余下全文

篇六 :实验16_分光计研究光栅光谱,实验报告参考09。09。15

实   验   报   告

课程名称   大学物理实验     实验项目实验16  用分光计研究光栅光谱  

专业班级                      姓    名                            

指导教师                      成    绩             200      

实验报告内容:一.实验目的   二.实验仪器(仪器名称、型号、参数、编号)  三.实验原理(原理文字叙述和公式、原理图)  四.实验步骤  五、实验数据和数据处理  六.实验结果  七.分析讨论(实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等)  .思考题

…… …… 余下全文

篇七 :实验十七 分光计的使用 用光栅测波长

实验十七  分光计的使用   用光栅测波长

【预习题】

1.分光计主要由几部分组成?各自作用是什么?

答:(1)分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个部分组成。(2)底座上承载着其它四个部分,其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动;平行光管用来产生平行光;载物台用来放置被测样品;望远镜用来接收平行光;刻度盘与游标盘配合用来读取数据。

2.分光计调节要求是什么?

答:分光计的调节要达到三个要求:(1)望远镜能接收平行光。(2)平行光管能发出平行光。(3)望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。载物台与仪器的主轴垂直。

3.用光栅测波长时,光栅应如何放置?为什么?

答:用光栅测波长时按图17-7放置光栅。因为这样放置可方便调节。当调节平行光垂直照射光栅表面时(即光栅平面与平行光管轴线垂直),只须调节螺钉Ⅰ和Ⅱ;调节平行光管的狭缝与光栅刻痕平行时,只须调节螺钉Ⅲ。

【思考题】

1.为什么要用各半调节法调节望远镜的主轴垂直于仪器的主轴?

答:综合考虑调节载物台调平螺钉Ⅰ或Ⅱ与调节望远镜水平度调节螺钉对正反两面亮十字反射像与分划板上方的水平刻线间高度差的相互影响,从而加快调节速度。

2.当狭缝过宽或过窄时,将会出现什么现象?为什么?

答:当狭缝过宽时,衍射条纹将变粗,相互靠近的条纹无法分开,在测量时难以确定条纹的中心位置。

当狭缝过窄时,将看不见衍射条纹,因而无法测量。

3.用公式测光波波长应保证什么条件?实验中如何检查条件是否满足?

答:用公式 测光波波长应保证:平行光垂直照射在光栅上。实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。0级谱线应与竖叉丝重合,且被测量用(中叉丝)的水平叉丝平分。光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝(上叉丝)重合。

…… …… 余下全文

篇八 :实验二十二 光栅常数和待测光源谱线波长的测定 思考题

思考题

1.若要看到待测光源的2级和3级光谱,应采取什么措施?请具体说明。

答:应该增大光栅常数,这从光栅方程即可得知。

…… …… 余下全文