光源光谱的研究.doc

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1、光源光谱的研究                                            教学指导书p235页实验任务：（1）      深入理解实验原理             （2）      确定设计性实验方案（3）      了解、熟悉仪器的使用（4）      观察汞灯一级谱线并求其波长（必做）           （5）      观察钠灯光谱，与汞灯有何不同，两者可进行比较分析（6）      观察汞灯二级谱线，求光栅的分辨率等；（7）      实验的结果形式实验报告批改要求：（5分制）一、实验报告格式规范……………………

2、…………………………0.5二、实验方案质量 …………………………………………………0.5三、操作规范性    …………………………………………………0.5四、实验数据处理结果表达的科学性  ………………………………2五、实验结果讨论误差分析以及结论质量……………………………1.5（下面比较简洁，仅供参考）光栅衍射的原理：光栅的衍射光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距宽的匀排光谱。所得光谱线的亮度比用棱镜分光时要小些，但光栅的分辨本领比棱镜大。光栅不仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波，常用在光谱仪上。衍射光栅有透射光栅和反射光

3、栅两种，它们都相当于一组数目很多、排列紧密均匀的平行狭缝，透射光栅是用金刚石刻刀在一块平面玻璃上刻成的，而反射光栅则把刻缝刻在磨光的硬质合金上。实验教学用的是复制光栅（透射式），由明胶或动物胶在金属反射光栅印下痕线，再用平面玻璃夹好，以免损坏。               图1 光栅衍射                  图2 光栅衍射后加会聚透                      根据夫琅和费衍射的理论，当平行光垂直地投射到光栅平面上，则光被衍射后，凡衍射角适合条件     K=0，1，2，…           （1）时光将会加强，其它方向

4、将完全抵消。式中是衍射角，d=（a+b）是缝距，称为光栅常数（如图1），K是光谱的级数。如果用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜焦面上将出现亮线，称为谱线。在的方向上可以观察到中央极强，称为零级谱线。其他级数的谱线对称地分布在零级谱线的两侧，如图2。如果光源中包含几种不同的波长，则同一级 谱线对不同波长又将有不同衍射角，从而在不同的地方形成色光线，称为光谱。测出各种波长谱线的衍射角和光 栅常数d，即可由式（1）算出波长。 角度的读法： 0.5°分为30等份每一份为1ˊ。                  角度的计算： θ=1/4*[（θ-

5、θ）+（θ-θ）]；                 波长的计算：    K=0；1；2…表格设计：汞灯谱线度盘K=1K=–1θsinθλ(埃)⊿λ(埃)标准值λ0(埃)类别示数黄左θ1174º28ˊ133º45ˊ20º20ˊ0.347457904.65790.7右θ2354º25ˊ313º47ˊ黄左θ1174º23ˊ133º50ˊ20º16ˊ0.34645773.34.65769.6右θ2354º25ˊ313º52ˊ绿左θ1173º14ˊ134º57ˊ19º9ˊ0.3285466.74.65460.7右θ2353º17ˊ314º59ˊ蓝左θ1169

6、º13ˊ138º51ˊ15º12ˊ0.26224370.04.7 右θ2349º16ˊ318º52ˊ紫左θ1168º4ˊ139º58ˊ14º4ˊ0.24314051.74.74058.3右θ2348º8ˊ320º数据处理：注：K=1    同理：        ；                   ；                       同理：       ；                   ；                                 同理：       ；;；    结果表达式：     同理：      ； 

7、；                  ；；百分误差：   同理：                                                               （参考值选错）       结果讨论：从实验数据看，所测光波波长与参考值相差较小，但紫色光与蓝色光的误差相对大一些，尤其是蓝光，实际操作中观察到的光线较弱、角度较小、会产生大误差。但总体看来实验还是成功测出了汞灯各光谱的波长。 误差产生的原因：    定性分析：         1、望远镜、平行光管的主光轴在同一直线上，但与仪器的主轴不垂直。         2、

8、狭缝太宽读数不精确；太窄亮度不够、不易观察。         3、入射光没有严格垂直地照射在光栅表面，平行光