分光计及衍射光栅-zhb

1、广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University物理实验中心网站 http:/ Normal University实验原理衍射光栅衍射光栅: 光栅是具有空间周期性结构的光栅是具有空间周期性结构的用于分光的光学元件。用于分光的光学元件。 光栅分为透光栅分为透射光栅射光栅和和反射光栅反射光栅，若从形状上可分为若从形状上可分为平面光栅平面光栅和和凹凹面光栅面光栅，按制作方法又可分为原，按制作方法又可分为原制光栅、复制光栅和全息光栅。制光栅、复制光栅和全息光栅。平面透射光栅是由大量等宽、平面透射光栅是由大量等宽、等距、排列紧密的

2、平行狭缝等距、排列紧密的平行狭缝构成。构成。 光栅常数光栅常数: d=a+b通常为通常为10-210-3mm狭缝狭缝宽度宽度不透光刻不透光刻痕宽度痕宽度广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal UniversitydCBDAkPP0光栅光栅透镜透镜kdk)sin(sin0时，有：时，有：kdksin入射光线和衍射光线在入射光线和衍射光线在同侧取同侧取正正，异侧取，异侧取负负 光栅方程广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University光栅光谱kdksin光栅方程：光

3、栅方程：k方程成立条件是什么？方程成立条件是什么？广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University光栅往往是大型光谱分析仪的核心元件广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University 图图26-7是是JJY型分光计的实物图型分光计的实物图实验仪器介绍广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University实验仪器介绍分光计的调整要求分光计的调整要求粗调要求：粗调要求：望远镜、平行光管共

4、望远镜、平行光管共轴，且与主轴垂直轴，且与主轴垂直望远镜的调节要求望远镜的调节要求平行光管调节要求平行光管调节要求望远镜与分光计中心望远镜与分光计中心轴的调节要求轴的调节要求望远镜与平行光管望远镜与平行光管等高共轴等高共轴望远镜聚焦望远镜聚焦于无穷远处于无穷远处相互相互垂直垂直平行平行光光广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University光光 栅栅1、望远镜聚焦于无穷远，望远镜光轴与载物、望远镜聚焦于无穷远，望远镜光轴与载物台转轴互相垂直的调节台转轴互相垂直的调节B1B2B3光栅光栅光光 栅放置栅放置两者两者正交正交如何调

5、整如何调整? ?如何判断如何判断? ?广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University1.1.调节用叉丝；调节用叉丝；2.2.测量用叉丝；测量用叉丝；3.3.亮亮“十十”字；字；4.4.绿色背景；绿色背景；5.5.亮亮“十十”字的反射像字的反射像图图26-5 26-5 分划板像示意图分划板像示意图图图26-4 26-4 望远镜结构望远镜结构广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University图图26-826-8三棱镜或平面镜的放置三棱镜或平面镜的放置图

6、图26-9 亮十字像与分划板准线的位置亮十字像与分划板准线的位置采用各半调节方法调节采用各半调节方法调节广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University 图图26-10 26-10 狭缝像与分划位置狭缝像与分划位置2、平行光管与望远镜等高共轴并与载物台转、平行光管与望远镜等高共轴并与载物台转轴互相垂直的调节轴互相垂直的调节广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University图图26-6 分光计的读数盘示意图分光计的读数盘示意图右右左左212141测量角

7、度计算公式：测量角度计算公式：（26-5）广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal Universityk平行光垂直光栅平面的判断紧固游标盘螺丝紧固游标盘螺丝511绿绿广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University绿光绿光黄内黄内黄外黄外狭缝宽度的选择广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University1.1.用光栅作色散器件，通过分光计用光栅作色散器件，通过分光计观察汞灯光谱观察汞灯光谱，

8、注意与三棱镜产生的光谱相比有何区别。注意与三棱镜产生的光谱相比有何区别。2.2.测定光栅常量和汞原子光谱部分特征波长测定光栅常量和汞原子光谱部分特征波长。 1)1)测量黄光、紫光和绿光的测量黄光、紫光和绿光的衍射角，测量三次。衍射角，测量三次。 2)2)以汞灯绿光谱线波长作为标准计算光栅常数以汞灯绿光谱线波长作为标准计算光栅常数d d， 3)3)由此得到汞灯紫光和黄光的波长由此得到汞灯紫光和黄光的波长, ,并计算出相应并计算出相应谱线的百分误差。谱线的百分误差。3.3.测量角色散：测量角色散：实验内容kdksinkdkDcos黄内黄外黄内黄外D广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物

9、理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University实验数据处理(2)(2)求光栅常数求光栅常数d d和黄光和紫光谱线的波长和黄光和紫光谱线的波长(1)(1)测汞光谱线的衍射角（一级绿光测汞光谱线的衍射角（一级绿光, ,黄内、外光黄内、外光, ,紫光紫光, , 黄光黄光） 已知绿光谱线的波长已知绿光谱线的波长 = 546.1= 546.1nm nm ， 求光栅常数求光栅常数 d d u u( (d d) ) (3)(3)求紫光和两条黄光谱线的波长求紫光和两条黄光谱线的波长; ; (4)求角色散求角色散u(d).kdksin黄内黄内黄外黄外黄内黄内黄外黄外0右右左左21214

10、1黄内黄外黄内黄外D广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University思考与分析光栅方程光栅方程 成立的条件是什么成立的条件是什么? ?如何保证平行光垂直入射至光栅表面如何保证平行光垂直入射至光栅表面? ?如何减少如何减少由此引入的误差由此引入的误差? ?为什么要测两倍衍射角为什么要测两倍衍射角? ?光栅常数光栅常数d d的标准误差的标准误差u ud d如何计算如何计算? ?观察光栅光谱，注意与三棱镜产生的光谱相比有观察光栅光谱，注意与三棱镜产生的光谱相比有何区别？何区别？kdksin广西师范大学物理学院物理实验教学中心广

11、西师范大学物理学院物理实验教学中心Guangxi Normal University1.1.用弹簧片将三棱镜压紧用弹簧片将三棱镜压紧, ,以免碰落打碎。以免碰落打碎。2.2.调节平行光管时再开汞灯，打开后就不要调节平行光管时再开汞灯，打开后就不要 再频繁开关。再频繁开关。3.3.调节过程中，每一步调节好之后，在调节调节过程中，每一步调节好之后，在调节 下一步的时候，不要再破坏原来的调节。下一步的时候，不要再破坏原来的调节。4.4.当角度进行误差传递时，应划成弧度值。当角度进行误差传递时，应划成弧度值。5.5.注意读数过注意读数过“0”0”点问题。点问题。6.6.实验中实验中 “ “先定性观察先定性观察, ,后定量测量后定量测量”广西师范大学物理学院物理实验教学中心广西师范大学物理学