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《斜入射光栅光波波长测定.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、光线斜入射光栅测定光波波长一、实验目的1、掌握分光计的结构，训练分光计的调整技术和技巧，学习分光计测量角度的方法2、理解光栅衍射的基本原理与特点3、熟悉用分光计测定某光栅常量、光波波长二、实验仪器分光计、双反平面镜、平面透射光栅和汞灯三、实验原理根据衍射原理,当入射光以入射角α经过透射光栅衍射后,由透镜会聚,形成干涉条纹。其衍射光束、波长及入射光束之间满足光栅方程:（1）其中,表示波长,d表示光栅常数,α表示入射角,表示衍射角,k表示衍射光谱的级次,“+”号表示衍射光线和入射光线在光栅表面法线的同侧,“—”号表示衍射光线和入射光线在光栅表面法线的异侧。由
2、光栅衍射方程可知:若光栅常数是常量,则对于每一个确定的波长和衍射光谱级次来说,衍射角仅取决于入射角,入射角改变必然引起衍射角的变化。平行光以和光栅法线夹角α斜入射光栅,以第一级主极大为例,当k=1时,和分别是光栅法线两侧的衍射线与法线的夹角;x0、x1分别是零级光谱位置和1级光谱位置。根据光栅方程,则有由于零级衍射光线和入射光线在同一条直线上。设零级光谱与1级光谱之间的夹角分别是则有（2）由（2）式得：四、实验内容1、调节分光计（1）调节分光计，使望远镜对准无穷远，望远镜轴线与分光计中心轴线相垂直，平行光管出射平行光。调节方法见光学实验常用仪器部分。狭缝
3、宽度调至约1毫米。（2）安置光栅，要求入射光垂直照射光栅表面，平行光管狭缝与光栅刻痕相平行。（3）调节光栅使其刻痕与转轴平行。注意观察叉丝交点是否在各条谱线中央，如果不是，可调节螺丝予以改正，调好后，再回头检查光栅平面是否仍保持和转轴平行。如有了改变，就要反复多次，直到两个要求都满足为止。2、用透射光栅测光栅常数：先将分光计调整到待测状态,载物平台上放置透射光栅(光栅常数d=300条/mm),用钠灯作为光源。在实验中,我们要讨论当入射光线不是垂直入射到光栅平面时,如何测得任意一条特征谱线的波长和入射角。光源经过平行光管,出射平行光线以入射角α入射到光栅平
4、面上,此时光栅放置在载物平台上,载物台和游标盘是固联的。锁紧游标盘止动螺丝,松开望远镜止动螺丝,将刻度盘与望远镜固联螺丝锁紧,使两者一起转动。将望远镜的叉丝对准零级谱线的中心,从游标刻度盘上读出零级谱线(入射光线)的方位;然后转动望远镜,测出零级谱线两侧的1级谱线中某一条特征谱线(如黄1光)的方位。分别计算出它们与入射光的夹角()。则由(2)式得:（4）若说明,则入射光线是按图1方式入射的。此时,将望远镜中的叉丝对准零级谱线,锁紧望远镜止动螺丝,松开游标盘止动螺丝,将游标盘逆时针方向转动一定角度β,也就是光栅法线逆时针转动β,锁紧游标盘止动螺丝,记下此时
5、游标刻度盘读书,即零级谱线(入射光)的方位。若没转动之前,入射角是α,那么光栅法线逆时针转动β后,则此时入射角改变为(α+β)。转动望远镜,再测出两侧1级谱线(黄1光)的方位,分别计算出它们与入射光的夹角()。则有(2)式得:(5)根据公式(4)-(5),并借助Matlab可以很方便快速计算出入射角α和波长。旋转不同的角度β,可以得到一系列多次的测量结果。通过上述方法,在任意入射角的情况下,得到了钠灯中黄1特征谱线的波长。并经过多次测量,求得波长的平均值为590.86nm,与理论值的相对误差为0.21%,标准误差为1.8nm。五、数据记录及处理谱线颜色测
6、量次数光谱线角坐标衍射角波长K=-1K=+1紫1231黄内23黄外123
