物理实验—汞光谱波长的测量
光栅最小偏向角法测量汞灯谱线波长的理论和实验验证
光栅最小偏向角法测量汞灯谱线波长的理论和实验验证器材：木头步骤：第一种：将木头放入水中，测量水面上升的幅度，或者放入满满的量筒中，测量溢出的水的体积，可以间接得到木头浸入水中的部分的体积。
然后将木头沿水平面研磨，挑下，用天平测量水下部分的质量。
通过公式计算其密度。
然后总体测量整块物体的质量通过v＝m/p排序得出结论全部体积。
第二种：挑一量杯，水面与杯面宁堡，想要办法将木头全部灌入水中（例如用细针将其引走水中），秤外溢水的体积即可。
第三种：如果容器就是个圆柱形，把里面摆满水，然后把物体放进水中，在把物体抽出。
容器中空的部分就是这个物体的体积。
圆柱的面积＝底面积×高如果物体不下陷，就把物体上挂一个铁块放进水中，测到铁块和物体的体积，然后再测到铁块的体积，接着用它们的总体积乘以铁块的体积就得出结论物体的体积．现象：包括在步骤里面了。
结论：得出结论木头的体积。
实验名称探究凸透镜的光学特点实验目的探究凸透镜成压缩和增大虚像的条件实验器材标明焦距的凸透镜、光屏、蜡烛、火柴、粉笔实验原理实验步骤1．明确提出问题：凸透镜成缩小实像需要什么条件？2．悖论与假设：（1）凸透镜成缩小实像时，物距u_______2f。
（“大于”、“小于”或“等于”）（2）凸透镜成压缩虚像时，物距u_______2f。
（“大于”、“大于”或“等同于”）3．设计并进行实验：（1）检查器材，介绍凸透镜焦距，并记录。
（2）安装光具座，调节凸透镜、光屏、蜡烛高度一致。
（3）找到2倍焦距点，移动物体至2倍焦距以外某处，再移动光屏直至屏幕上为后空翻增大的准确虚像的年才，记下此时对应的物距。
（4）找出2倍焦距点，移动物体到2倍焦距以内某处，再移动光屏直到屏幕上成倒立放大的清晰实像的为止，记下此时对应的物距。
（5）整理器材。
质量m＝密度p×体积v将物体放进水中，测量水面下降的幅度，或者放进满满的量筒中，测量外溢的水的体积，可以间接获得物体灌入水中的部分的体积然后将物体沿水平面切割，取下，用天平测量水下部分的质量。
《大学物理实验》教案实验22衍射光栅
实验 22 衍射光栅一、实验目的：1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。
2.进一步熟悉分光计的调节和使用。
3. 测定光栅常数和汞原子光谱部分特征波长。
二、实验仪器：分光计、光栅、汞灯。
三、实验原理及过程简述：1.衍射光栅、光栅常数光栅是由大量相互平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成。
其示意图如图 1 所示。
图1图2光栅上若刻痕宽度为 a，刻痕间距为 b，则 d＝a 十 b 称为光栅常数，它是光栅基本参数之一。
2.光栅方程、光栅光谱根据夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行单色光垂直入射到光栅平面上时，光波将发生衍射，凡衍射角满足光栅方程：， k 0 ，± 1 ，± 2... （1）时，光会加强。
式中λ为单色光波长， k 是明条纹级数。
衍射后的光波经透镜会聚后，在焦平面上将形成分隔得较远的一系列对称分布的明条纹，如图 2 所示。
如果人射光波中包含有几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后，不同波长光的同一级（ k ）明条纹将按一定次序排列，形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。
图 3 是普 0通低压汞灯的第一级衍射光谱。
它每一级光谱中有四条特征谱线：紫色λ14358 A ；绿色λ 0 0 025461 A ；黄色两条λ3＝5770 A 和λ45791 A 。
3.光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量由方程（1）可知，若光垂直入射到光栅上，而第一级光谱中波长λ1 已知，则测出它相应的衍射角为 1 ，就可算出光栅常数 d；反之，若光栅常数已知，则可由式（1）测出光源发射的各特征谱线的波长 i 。
角的测量可由分光计进行。
4．实验内容与步骤a.分光计调整与汞灯衍射光谱观察（1）调整好分光计。
（2）将光栅按图 4 所示位置放于载物台上。
通过调平螺丝 a 1 或 a 3 使光栅平面与平行光管光轴垂直。
然后放开望远镜制动螺丝，转动望远镜观察汞灯衍射光谱，中央（ K 0 ）零级为白色，望远镜转至左、右两边时，均可看到分立的四条彩色谱线。
光栅简要操作步骤
1 T1 T1 T1/ T/1 4
绿 绿 cos绿 d , ud u * 2 sin 绿 sin 绿 180* 60
绿
实验完成后
• 数据签字，签到板签字。 • 将棱镜放入盒中。关闭小灯。 • 桌面垃圾带走，凳子靠桌摆好
衍射光栅
——汞光谱波长测量
华东理工大学物理实验中心
实验注意事项
1.光栅是易损的光学元件，使用时要小心，不能用 手触摸光栅面。
2. 汞灯在使用过程中不能频繁启闭；汞灯光线很强， 不要长时间直视。
二、实验原理
1.衍射光栅和光栅方程
衍射光栅:
光栅是具有空间周期性结构的用于分光的光学元件。 光栅分为透射光栅和反射光栅，若从形状上可分为 平面光栅和凹面光栅，按制作方法又可分为原制光 栅、复制光栅和全息光栅。平面透射光栅是由大量 等宽、等距、排列紧密的平行狭缝构成。
光栅常数:
设平面透射光栅的缝宽为a，相邻两缝间不透光部分 的宽度为b，d = a + b称为
光栅常数。
d
A
D
光栅方程：
C
d (sin k sin ) k
0
时，有：
d sin k k
B
光栅
透镜
k 称为主极大级数
入射光线和衍射光线在 同侧取正，异侧取负
P
P0
光盘的凹槽形成一个衍射光栅，在白光 下能观察到入射光被分离成彩色光谱。
光栅
绿 一级明条纹 K= -1 中央明条纹 K=0
黄
黄 绿
测量量
d sin k
k 1, d
sin
,已知波长，求出 d
定标曲线法测定汞灯光谱的波长
高校 理科研究
定 标 曲 线法 测定 汞 灯光 谱 昀 波 长
南京邮 电大 学通 达 学院 张海 燕 陈 波 南京邮 电大 学理 学院 葛智 勇 王 兴福
［ 要］ 摘 本文介 绍了如何利用柯 西正常 色散关系拟合 定标 曲线的方法， 而根据定标 曲线测定汞灯谱线的波长。 进 通过拟合 曲线的处 理方法， 了 提高 数据 处理的科学性和严谨性， 同时能培养学生科 学研究的习惯 ， 有助 于学生理解原子光谱 实验 中的 实验现 象。 ［ 关键词 ］ 定标 曲线 柯西正常色散 关系 原子光谱
为了说 明具体的数据处 理方法 ， 我们测量 了一组数据 ， 中氦灯谱 其
。（ ｉ ｎ ）
线数 据如表 １ 所示。 中各谱线的折射率根据公式 ｎ ——— 其 ＝ 得 出， Ａ为等边三棱镜 的顶角 ， 实验过程中取 为 ６ 。 ０。
表 １氦灯谱线的波长 、 最小偏 向角即相应折射率
ｓ Ｉ Ａ ’ ｎ
计算
紫 ５结 束 语 ．
５ 。８ ７３ ’
１ ｌ０ ． １ ７
４ ６１ ３．
本文介绍了如何 利用柯 西色散关 系拟合定标 曲线 的方法测定 汞灯 谱线 的波长。通过这种拟合方法的引入彳 好 的消除了通常原子光谱实 臣
谱线颜色
红
波长 ｈ ｍ ／ ｎ
６ ７８ ６． ２
最小偏 向 ８ 一
基于此原理 ，我们可以选择一种标 准谱线 拟合出三棱镜所符合 的 柯西色散关 系１ 则我们实验所需测量 的汞灯谱线 的波长与折射率也满 ４ ］ ， 足该关 系， 从而可以得到汞灯谱线的波长。
３实 验 条 件
＇７ ｍ ） １， １ ７（
图 １氦灯定标曲线
表 ２氦灯谱线的波长 、 最小偏向角即相应折射率 谱线颜色
光栅的色散本领研究—用汞灯光谱中的两条黄线测量光栅角色散率
姓名：朱金宝 班级：1720702 学号：201720070205实验四：光栅的色散本领研究—用汞灯光谱中的两条黄线测量光栅角色散率一、实验目的1．了解分光计的结构，学会正确的调整方法；2． 加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解；3． 学会用透射光栅测定光波波长、角色散率。
二、实验仪器分光计、透射光栅、汞灯。
三、实验原理1.光栅衍射及光波波长的测定根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色光垂直入射至光栅上，满足光栅方程λθk d =s i n（ ,3,2,1,0=k ） （4-1） 时，θ方向的光加强，其余方向的光几乎完全抵消。
式中d 为光栅常数，θ为衍射角。
若已知λ，则可求d ；若已知d ，则可求λ。
2.光栅的角色散率光栅在θ方向的角色散率为θλθsin d k D =∆∆= （4-2） 测出d 及θ，可求出该方向的角色散率D 。
四、实验内容（一）仪器调节：分光计的调节。
载物台调水平后，使光栅平面与入射光垂直。
1.调整分光计调好的分光计应使望远镜调焦在无穷远，平行光管射出平行光，望远镜与平行光管共轴并与分光计转轴垂直.平行光管的狭缝宽度调至0．3mm左右，并使狭缝与望远镜里分划板的中央竖线平行而且两者中心重合.要注意消除望远镜的视差.调好后固定望远镜和平行光管的有关螺旋。
2.放置光栅（1）将放在光栅座上的光栅按图26―3所示的位置放在分光计的载物台上，并小心地用载物台上的压片将光栅片位置固定.先目测使光栅面与平行光管轴线大致垂直，然后用自准法调节.注意：望远镜和平行光管都已调好不能再调，只调节载物台下方的两个螺钉G1、G3，使得从光栅面反射回来的绿色十字在视场中上水平线上，然后固定载物台。
（2）轻轻转动望远镜支臂以转动望远镜，观察中央明条纹两侧的衍射光谱是否在同一水平面内.如果观察到光谱线有高低变化，说明狭缝与光栅刻痕不平行.此时可调节图26―3所示的载物台螺钉G2,直到各级谱线基本上在同一水平面内为止。
《大学物理实验》 实验十九 用透射光栅测光波波长及角色散率
（2）测光波波长 转动望远镜，观测紫光的第一级谱线，测出其对应的角位置，利用已测出的光栅常数d ， 就可算出紫光的波长。重复二次，取平均值，并与公认值比较，计算其测量误差。 （3）测角色散率
利用上面的方法，在 k = ±1 时测出汞灯的两条黄线λ1及λ2的衍射角θ i ，代入（1）式 算出λ1及λ2，再由 （2）式求出光栅的角色散率D。
四、实验内容和步骤
1、分光计的调节
分光计的调节步骤是：(1)调节望远镜聚焦于无穷远处；(2)
使望远镜光轴垂直于分光计转轴；(3) 平行光管产生平行光且光
轴垂直于分光计转轴。具体的调节方法参阅分光计的调节和使
用。
2、光栅的调节
（1）调节光栅平面使之平行于仪器转轴并垂直于平行光管 光轴
先将望远镜叉丝对准平行光管狭缝，并固定望远镜。按图
174
实验十九 用透射光栅测光波波长及角色散率
衍射光栅是一种分光元件，由于其基质材料不同而有透射光栅和反射光栅两类。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在一块平面 玻璃上刻划而成的。反射光栅则是刻划在精研过的硬质金属面上，用这种方法刻制的光栅， 由于要求非常精密，因而制造困难，所以价格非常昂贵，而平常所用的光栅大都是复制品。 如今由于单色性好的激光的出现，应用其干涉原理制成了全息光栅，制造容易，价格便宜， 从而使得光栅摄谱仪在现代技术上有极其广泛的应用，光栅实验也得以普及。本实验用的 光栅是一块透射光栅。
便可求出光栅常数 d 。 2. 光栅的角色散率
如果光源中包含几种成份的光波，根据衍射方程，在同一级谱线(除零级外)中，不同
波长的光波就有不同的衍射角θ ，从而在同一级谱线中形成多条单色谱线，如图 2 所示。 对于第 k 级谱线，设相邻两单色谱线对应的波长差为 Δλ ，衍射角之差为 Δθ ，定义该光 栅在θ 方向的角色散率Ｄ为
光栅衍射实验
对光栅方程微分可有
k D d cos
由上式可知，光栅光谱具有如下特点：光栅常数d越小， 色散率越大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散 率；衍射角很小时，色散率D可看成常数，此时， 与 成正比，故光栅光谱称为匀排光谱。
由光栅方程可以看出，如果入射光为复色光，k=0时，
有： 0 0 ，不同波长的零级亮纹重叠在一起，则零级 条纹仍为复色光。当k为其它值时，不同波长的同级亮 纹因有不同的衍射角而相互分开，即有不同的位置。 因此，在透镜焦平面上将出现按短波向长波的次序自 中央零级向两侧依次分开排列的彩色谱线。这种由光 栅分光产生的光谱称为光栅光谱。
下图是汞灯光波射入光栅时所得的光谱示意图。中央 亮线是零级主极大。在它的左右两侧各分布着K=±1 的可见光四色六波长的衍射谱线，称为第一级的光栅 光谱。向外侧还有第二级，第三级谱线。由此可见， 光栅具有将入射光分成按波长排列的光谱的功能。
光栅在载物台上的位置S1， S2，S3为水平调节螺钉
测量汞灯K=±1级时各条谱线的衍射角
调节狭缝宽度适中，使衍射光谱中两条紧靠的黄谱线能 分开。先将望远镜转至右侧，测量K=+1级各谱线的位置， A 1 , 记录。然后将望远镜转至 B1 从左右两侧游标读数 左侧，测出K=-1级各谱线的位置，读数分别计 A 1 , B 1 。同一游标的读数相减： 为
当一束平行单色光垂直入射到光栅上，透过光栅的每条狭 缝的光都产生有衍射，而通过光栅不同狭缝的光还要发生 干涉，因此光栅的衍射条纹实质应是衍射和干涉的总效果。 设光栅的刻痕宽度为a，透明狭缝宽度为b，相邻两缝间的 距离d=a+b，称为光栅常数，它是光栅的重要参数之一。 单色平行光束垂直照射光栅，按照光栅衍射原理，衍射光 栅中明条纹的位置为：
光谱测量
图1原子自发辐射发射光子光谱仪和光谱的观察光谱是光源所发射的辐射强度随波长（频率）的分布，它反映了光源的构成物质和其它的一些特性。
我们今天所掌握的有关原子和分子结构方面的知识绝大部分都来自光谱的研究。
在电磁辐射和物质相互作用时能观察到吸收或发射光谱，它们从多方面提供了原子和分子结构和它们与周围环境相互作用的信息。
因此，光谱的观察在科学研究和生产生活中有着十分重要的意义。
【实验目的】1． 掌握光栅光谱仪的工作原理和使用方法，学习识谱和谱线测量等基本技术。
2． 通过光谱测量了解一些常用光源的光谱特性。
3． 通过所测得的氢（氘）原子光谱在可见和近紫外区的波长验证巴尔莫公式并准确测出氢（氘）的里德堡常数。
4．*测出氢、氘同位素位移，求出质子与电子的质量比。
【原理】1．典型光源光谱发光原理（1）热辐射光源(白炽灯)这一类光源特点是物体在发射辐射过程中不改变内能，只要通过加热来维持它的温度，辐射就可继续不断地进行下去．这类光源包括我们常用的白炽灯、卤素灯、钨带灯和直流碳弧灯等一些常用光源。
它们光谱是覆盖了很大波长范围连续光谱，谱线的中心频率和形状与物体温度有关，而与物质特性无关，温度越高，辐射的频率也越高。
（2）发光二极管通过n 型半导体的电子和p 型半导体在结间的偶合发出光子，发光频率与电子跃迁能级有关。
如果，跃迁的上能级为E 2、下能级为E 1，则发出光子的频率v 满足其中h =6.626⨯10-34Js 为普朗克常数，发光二极管跃迁的上下能级都是范围较宽的能带结构，因此，其谱线宽度一般也较宽。
分子和晶体也有这种带状的能级结构，谱线也有一定的宽度。
（3）光谱灯光谱灯工作物质一般为气体或金属蒸汽，通过12E E hv -=电激发的形式，使低能态的原子激发到较高的能级（图1），处于高能级的原子是不稳定的，会以自发辐射的形式会到低能级，辐射的光子也满足E 2和E 1分别是原子自发辐射跃迁的上下能级，v 为辐射的光子频率。
大学物理实验---单色仪的定标和光谱测量
G
M2 M1
S2 PMT
S1：入射狭缝 G：闪耀光栅 S2：出射狭缝 M2：反光镜 M1：离轴抛物镜 PMT：光电倍增管
如下图所视，当入射光与光栅面的法线N 的方向的夹角为φ（见图） 时，光栅的闪耀角为θ 。 取一级衍射项时，对于入射角为φ，而衍射角 为θ时，光栅方程式为： d(sinφ＋sinθ)= λ
������2 =
|497.812−497.78| 497.78 498.2
2、498.250 =0.006% =0.01%
|498.250−498.2|
2、
低压汞灯光谱测量
页 5
BY 王有识
实 验 报 告
Figure 5 低压汞灯 黄光 强
峰值数据：1、576.925 与标准值之间误差：������1 =
λf
D；
= a= W0 0.86 a = n
Hale Waihona Puke λfD 时最佳 （D 为光栅的宽度， f 为等效会聚透
镜的焦距） 3、
单色仪的理论分辨本领如何计算？实际分辨本领如何测量和 计算？
答：理论分辨本领 R 的 R = λ = mN 计算： dλ m=1， 为光栅的总线条数。 N
m 为干涉级次，
实际分辨本领的测量和计算，原理和操作如下：
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BY 王有识
实 验 报 告
LED 灯能让很小的通过电流几乎全部转化成可见光。 LED 灯具有以下优点： 一、高光效 LED 光效达 50～200 流明/瓦，光谱窄，单色性好，
几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。 二、高节能 具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个 10～
12 瓦的 LED 光源发出的光能与一个 35～150 瓦的白炽灯发出的光能 相当。同样照明效果 LED 比传统光源节能 80%～90%。 三、 光色多 可以选择白色或彩色光， 红色、 黄色、 蓝色、 绿色、
物理知识点波长和频率的实验测量
物理知识点波长和频率的实验测量波长和频率是物理学中与光和声波相关的重要参数。
通过实验测量的方式，我们可以准确地获得波长和频率的数值，为进一步研究和应用提供准确的数据支持。
本文将介绍波长和频率的实验测量方法以及实验中需要注意的事项。
一、实验仪器和材料在进行波长和频率的实验测量之前，需要准备以下仪器和材料：1. 光源：可使用激光器或者白炽灯等光源，确保光源能够产生稳定的光波。
2. 半透射板：可使用玻璃片或者其他材料制作的半透射板，用于将光分成两个衍射光束。
3. 衍射屏：可使用滤光片或者其他能够产生衍射现象的材料制作的屏幕，用于观察衍射光斑。
4. 尺子：用于测量波长和距离等物理量。
二、波长的实验测量方法波长的实验测量方法主要基于光的干涉和衍射现象。
以下是一种常用的实验方法：1. 将光源放置在一定的距离上，使其产生平行光。
2. 将半透射板放置在光源和衍射屏之间，使光通过半透射板后分成两束光。
3. 调节半透射板的角度和位置，使得两束光在衍射屏上相交，产生干涉和衍射现象。
4. 观察衍射屏上的干涉条纹或者衍射光斑，并测量相邻两个条纹或者光斑之间的距离。
5. 根据测量结果和实验条件，使用相应的公式计算出波长的数值。
实验中需要注意的事项：1. 光源的稳定性：光源的稳定性对实验结果影响较大，需要确保光源的稳定性，并保持实验环境的光线稳定。
2. 实验装置的调整：需要仔细调整半透射板的位置和角度，确保两束光在衍射屏上相交，并形成清晰的干涉纹或者衍射光斑。
3. 测量的准确性：在测量相邻两个干涉条纹或者衍射光斑之间的距离时，需要使用精确的尺子或者测量工具，保证测量的准确性。
三、频率的实验测量方法频率是波的一个基本特性，可以通过测量波的周期来获得。
以下是一种常用的实验方法：1. 将光源放置在一定的距离上，使其产生平行光。
2. 将波浪瓶或者其他具有规律波动的装置放置在光路上，使光通过波浪瓶后产生规律的起伏。
3. 观察通过波浪瓶后的光，并测量光的周期。
浅析汞灯的光谱(光源光谱实验报告)
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载浅析汞灯的光谱(光源光谱实验报告)地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容浅析汞灯的光谱*** ****大学 &&学院***班学号******摘要：我们实验室中常用的是高压汞灯，汞光低压汞光光谱和高压汞光光谱略有不同，本文重点介绍了低压汞灯和高压汞灯的几点区别。
关键词：低压汞灯高压汞灯光源光谱实验小结正文:很多光源发出的光是由多种不同颜色（波长）的光组成的。
通过仪器我们可以将这些不同波长的光分开，形成“光谱”。
气体原子的发光机理来源于电子在原子内部能级间的跃迁，固体发光还和固体的能带结构有关，所以对物质发光光谱的研究将有助于我们认识发光物质的微观性质。
不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。
现代光谱分析技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺少的手段。
最早的光谱分光（色散）原件是三棱镜。
1666年牛顿用三棱镜得知太阳的白光光谱是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫依次排列的光带组成的。
光栅是另一种常用色散原件。
1859年吉尔霍夫用平行光管、三棱镜及望远镜构成了最早的棱镜光谱仪、光栅光谱仪。
从波动学的观点来看，光是一种电磁波。
电磁波可以按其频率或波长排列成波谱，我们通常所说的光是指复色光，是由很多种波长不同的单色光组成的，它包含了从短波射线到长波无线电波的一个广大的范围。
人眼可以感受到的光（通常称可见光）只占其中很窄的一个谱带，通常认为波长（在真空中）,或者等价的表示为频率。
在可见光范围内，随着波长从小到大，所引起的视觉颜色也逐渐从紫色转变到红色。
一般我们研究的光学波段，除可见光外，还包括波长小于紫光的紫外线和波长大于红光的红外线，其波长范围大致从。
用分光计研究汞灯光谱
用分光计研究汞灯光谱
实验目的
1 ．熟悉分光计的调整和应用； 2．了解光栅分光的特点; 3．观察汞灯光谱的特点； 4. 测量汞灯各光谱线的波长。
用分光计研究汞灯光谱
其他级数的谱线对称分
布在零级两侧
k= 0, ± 1, ±
f
d-------光栅常数 ----入射光波长
k----------第级衍射角
用分光计研究汞灯光谱
----
如果已知光栅常数d，用分光计测出k级谱线
对应的衍射角k，则可求出该谱线对应的入射光 波长;若已知入射光的波长,则反过来可求光栅
常数d 。
用分光计研究汞灯光谱
仪器及调整
分光计一台 光源(汞灯)一个 平面反射镜一块 衍射光栅一块.
用分光计研究汞灯光谱
分光计介绍
分光计（又名分光测角仪）是用来精确 测量角度的仪器。分光计是光学实验的基本仪 器之一，通过角度的测量可以计算媒质折射率、 光波波长等相关的物理量，检验棱镜的棱角是 否合格、玻璃砖的两个表面是否平行等。
2 光栅是精密光学器件，严禁用手触摸刻痕，注意 轻拿轻放，以免弄脏或损坏。
3 在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是 否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。
4 测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便 提高工作效率和测量准确度。
5在游标读数过程中，用分由光计研于究汞望灯光远谱 镜可能位于任何方
分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也称测角仪。光学中 的许多基本量如波长，折射率等都可以直接或间接地表现为光线 的偏转角，因而利用它可测量波长，折射率等，此外还能精确的 测量光学平面间的夹角。许多光学仪器（棱镜光谱仪、光栅光谱 仪、分光光度仪、单色仪等）的基本结构也是以它为基础的，所 以分光计是光学实验中的基本仪器之一。
简称汞灯,也叫水银灯,它是充入稀薄汞蒸汽而
§4.2 光栅衍射【预习重点】1．分光计的原理、结构及调整方法。
2．光栅方程及其成立条件。
【实验目的】1．了解分光计的工作原理，掌握其调整方法。
2．学会使用分光计和光栅测定光谱的波长。
【实验原理】光栅分为透射光栅和反射光栅，本实验使用透射光栅，如图4.2.1所示。
图4.2.1透射光栅光路示意图若将平行光垂直照射在光栅上，光栅衍射明纹的条件是衍射角φ必须满足下列关系λφkbak=+sin)(, ΛΛ,2,1,0±±=k式中ba+称为光栅常数，ba+ =N1，N为每毫米上狭缝数目，λ为入射光波长，k为谱线级数，φk为k级谱线对应的衍射角。
若已知N，并测出衍射角φk，即可求得波长λ。
若入射光为几种不同波长的光，则由光栅方程可知，除中央明纹相互重叠外，其它每一12图4.2.2 汞的衍射光谱级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。
本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光，如图4.2.2，其中有紫、绿、黄1、黄2四条强线，另一紫是中强线，兰是弱线。
【实验仪器】一、分光计许多物理量，例如折射率、光栅常数、光的 色散率、光的波长等都可以通过有关角度的测量来测定。
因此，精确测量光线的偏转角度在光学实验中甚为重要。
分光计是精确测定光线偏转角度的一种仪器，也是摄谱仪、单色仪等光学仪器的基础。
为此，我们应该了解分光计的结构，掌握分光计的调整和使用方法。
分光计主要由平行光管、阿贝式自准直望远镜、平台(即载物台)、刻度盘和游标盘四部分组成，如图4.2.3和图4.2.4。
图4.2.3 望远镜及平台图4.2.4平行光管图4.2.5阿贝式自准直望远镜1．平行光管：它是一个长度可调的园筒，一端装有会聚透镜，另一端装有调整范围为0.02～2mm的精密狭缝。
平行光管的作用是将入射光线变成平行光，因此，调整过程中应使狭缝位于会聚透镜的焦平面上。
2．阿贝式自准直望远镜：其结构与普通望远镜相同，但它有一些附加装置能够利用自准直法进行调节。
用分光计和光栅测定光波的波长
用分光计和光栅测定光波的波长实验目的1．进一步熟悉分光计的调节和使用。
2．观测光栅衍射现象及待测光源的光谱。
3．了解平面光栅的主要性能，学习用透射光栅观察光谱及测定光波的波长。
4．学习角度游标的读数方法。
实验仪器分光计（及附件），高压汞灯，透射光栅。
仪器描述关于分光计的结构以及调节方法实验十二中已有详述，具体内容请参见实验十二。
实验原理我们知道，单色光经过单缝衍射后可以形成明暗相间的条纹，可以由条纹宽度计算光波波长。
但是用单缝进行精确测量是十分困难的，因为当缝宽较大时，条纹宽度很窄难以分辨；而缝宽较小时，光强太弱，也不利于测量，如果用多条等间隔的平行细缝代替较宽的单缝就形成了光栅，利用光栅衍射可以精确的测量光谱，在物理实验中具有十分重要的意义。
1. 透射光栅透射式光栅是在光学玻璃上刻划大量的互相平行的、等间距的刻痕而制成的。
当光照射在光栅上时，刻痕处由于散射基本不透光，光只能从刻痕间透过，因此，透射光栅实际是一系列密集、均匀、互相平行的狭缝。
光栅的特性标志有两个：一是单位长度上的刻痕（条纹）数目n，其范围从每厘米几百条至每厘米上万条；若不透光的刻痕宽度用b表示，透光部分的宽度a用表示，则(a+b)称为光栅常数，用d表示，即d=a+b,可见，d=1/n。
二是光栅的总刻痕数N。
尤以光栅常数重要。
2．光栅方程根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的平行光束垂直投射到光栅平面时，通过各个狭缝的光都会发生衍射，通过所有缝的衍射光波又彼此发生干涉，如图13-1。
而这种干涉定域于无穷远处。
若在光栅后面放一会聚透镜，则射向它的各方向上的衍射光都会聚在它的焦平面上，从而得到衍射光的干涉条纹，如图13-2所示。
LKK图13-1 原理图由图13-1得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为：Δ=(a+b)s inφ=d sinφ式中光栅狭缝与刻痕宽度之和d=a+b为光栅常数，φ为衍射角。
当衍射角φ满足光栅方程：d sinφ=Kλ （K = 0，±1，±2，…）时，光会加强。
实验7 用透射光栅测量光波波长
实验7 用透射光栅测量光波波长实验目的1．加深对光栅分光原理的理解。
2．使用透射光栅测定光栅常数，光栅角色散和光波波长。
3．熟悉分光计的调节和使用，并了解在测量中影响测量精度的因素。
仪器和用具分光计，平面透射光栅，汞灯。
实验原理光栅是重要的分光元件，和棱镜一样，被广泛应用于单色仪，摄谱仪等光学仪器中。
光栅实际上是一组数量极大的平行排列的，等宽、等距狭缝。
应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。
本实验采用透射光栅进行测量。
如图7-1所示，设S为位于透镜L1物方焦面上的细长狭缝光源，G为光栅，光栅上相邻狭缝的间距d称为光栅常数。
自光源经透镜垂直入射于光栅平面的平行光经单个狭缝产生衍射，与光栅法线成θ角的衍射光经透P图7-1镜L2会聚于象方焦平面的θ点，其产生亮条纹的条件由光栅方程决定，式中θ为衍θkλsin (7-1)d=射角，λ为光波波长，k是光谱级数(k = 0，±1，±2…)。
当k = 0时，在θ= 0处，各种波长的亮线重叠在一起，形成白色的明亮零级条纹。
对于k的其它数值，不同波长的亮纹出现在不同方向上，形成光谱，此时各波长的亮线称为光谱线。
而与k的正、负两组值所对应的两组光谱则对称地分布在零级象的两侧。
因此，可以根据式(7-1)在测定衍射角θ的条件下，确定通常在k=±1时的d和λ间关系，也就是说只要知道光栅常数d，就可以求出未知光波长λ，反过来也是一样。
这样就为我们进行光谱分析提供了方便而快捷的方法。
式(7-1)的推导十分简单，因为θsin d 是相邻两狭缝光的位相差，位相差为波长的整数倍时，显然有相干光干涉会增强，各狭缝的光束增强形成相应波长光波的亮线。
此外，光栅的多缝衍射干涉的结果还有以下特征：(1) 亮线位置和狭缝个数无关，其宽度随狭缝个数增加而减小，强度增大。
(2) 相邻的亮线间有强度非常小的亮纹，亮纹强度也随狭缝个数增大而迅速减小。
原子荧光光谱法测汞
汞（Hg）基本物理参数1.汞的原子荧光光谱汞的原子荧光光谱都采用253.65(nm)共振荧光线。
汞的另一共振线为 184.9(nm)，由于大气对此波长吸收较大，因而一般的仪器不能应用。
2.汞的物理性质金属汞在常温下是液态,其沸点为365.58℃,冰点为-38.87℃,在常温下汞蒸气中的汞是呈原子状态存在，即使在零度以下，汞仍然能够蒸发。
因为汞即使在高温下也有相当高的原子蒸气压，故汞极易原子化。
Hg2+在酸性溶液中极易被 KBH4 或 SnCl2等还原剂还原成汞蒸气;以及汞的化合物也能在加热条件下分解释放出汞蒸气，从而使之可以方便地从样品基质中分离出来。
标准贮备液的配制1.准确称取1.000 g 纯金属汞, 溶于20ml 5 mol/l HNO3，用水稀释至1000m l，摇匀，此溶液1ml含1mg Hg。
2.准确称取 1.3535g 优级纯氯化高汞, 水溶后加入25mlHNO3和 1%K2Cr2O7溶液10ml, 用水稀释至1000 ml,摇匀，此溶液 1ml含1mg Hg。
.3.准确称取1.080g HgO, 加入(1+1)HCl 70ml 溶解，加入24ml (1+1) HNO3,1.0g K2Cr2O7,溶解后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液 1ml含1mg Hg。
4.准确称取0.1354g于干燥器中干燥过的二氯化汞,加入硫酸+硝酸+水混合酸(1+1+8)溶解后移入100ml容量瓶中，并稀释至刻度摇匀，此溶液 1ml含1mg Hg。
推荐分析条件一.汞标准系列的配制汞标准使用液50ng/ml。
吸取标准贮备溶液1mg/ml Hg,用含有0.5g/l K2Cr2O7的5%(V/V)HNO3溶液逐级稀释至50ng/ml Hg,用此溶液按下表配制标准系列。
标样号加入50ng/ml Hg 加入5%(V/V)HNO3浓度(ng/ml) 标准体积（ml）稀至最终体积（ml）S0 0.0 50 0.0S1 1.0 50 1.0S2 2.0 50 2.0S3 4.0 50 4.0S4 8.0 50 8.0还原剂的配制0.01%(W/V)KBH4溶液：称取0.5gKOH溶于100ml纯水中，溶解后加入1g KBH4继续溶解，该溶液为1% KBH4。
物理实验：发现不同波长的光教案
物理实验：发现不同波长的光教案一. 实验目的：通过这个实验，学生将会学会如何发现并测量不同波长的光线。
此外也将会学到不同波长光的特点以及如何使用科学仪器测量光的波长。
二. 实验用具：1.平行板2.光谱仪3.白炽灯4.氖气灯5.汞灯6.具有调节光线颜色的幻灯片7.尺子8.记录纸9.铅笔三. 实验步骤：1.将光谱仪放在漆黑的房间内，打开白炽灯，然后把灯光传入光谱仪。
注意，保持光线垂直于光谱仪。
2.观察传入光谱仪的光线。
可以看到播放出了不同波长的光，并且可以看到这些光按照波长顺序排列在光的各个颜色区间内。
3.选择其中一个颜色，例如蓝色，可以看到这个颜色的光经过光谱仪后被分成了不同波长的光。
4.把氖气灯或汞灯靠近光谱仪。
可以看到这些气体中发出了不同颜色的光，从而看到不同波长的光线。
5.往光谱仪中传入具有调节光线颜色的幻灯片，即可通过滑块旋转调节光的颜色，然后观察幻灯片产生了哪些新的颜色及其波长。
6.使用尺子测量平行板内一条光路的长度。
然后再次发现吸收和强度最大的波长，在平行板上方和下方各测量两次长度。
利用这些数据可计算wave长λ。
四. 结论：通过本实验，学生将掌握光谱仪的使用方法，学会发现不同波长的光，了解并记录光谱；并了解不同波长光的特点，结合学习内容，更加深入地了解光的属性，有助于提高学生在波动光学方面的实验积累。
五. 展示：将物理实验室中的成果放在学校内展示，学生可以通过参观该展示来了解实验内容并进一步增强物理学习的积极性。
六. 适用年级：适用于高中物理学生，在上述实验的基础上，可以进一步的进行光与物质相互作用的实验，提高学生的实验能力和物理实验技能。
七. 结论：本实验旨在让学生发现不同波长的光并测量其波长，让学生通过实验了解光的性质，并在此基础上深入研究波动光学的相关知识，有助于学生的物理实验技能和实际应用水平的提高。
注意：本实验涉及到较多光学仪器，实验操作时需要格外小心谨慎，以免对自身和其他同学身体造成伤害。
汞光谱波长的测量
实验体会与感想
• 通过一学期的普通物理实验，我深深体会到了实验的重 要性，它是物理学的重要基础。 • 通过不同的实验仪器的操作，我提高了自己的动手能力 ，初步掌握了许多实验仪器的操作方法。 • 在自己阅读、理解实验原理和步骤，然后自己动手进行 实验操作的过程中，我体会到了理论与实践的差距。这 是我认识到了理论必须联系实际才会有价值。 • 在今后的学习中我会更加注意培养自己的动手能力。
图 1-4
(1)、调节平行光管狭缝宽度。狭缝的宽度以能够分辨出两条紧靠的黄色 谱线为准。
2、汞光谱波长的测量
表1-1
光谱波长测量数据
五、数据处理
(1)、计算出φ左和φ右的值，再计算 的值，填入表中； (2)、由 利用公式计算出各个级次各谱线的波长 ，
；
(3)、计算各谱线的波长平均值及百分误差： 1 黄 2 (5761.8 5964.8 5831.2 5836.8) 5848.7 , 4 黄2 黄2 | 5790.7 5848.7 | E黄2 黄 100% 100% 1.0% ; 1 5790 .7
黄
1
E黄1
1 (5739 .0 5731 .0 5800 .2 5809 .5) 5769 .9 , 4 黄1 黄1 | 5769 .6 5769 .9 | 黄 100% 5.2 103% ; 1 5769 .6
绿
E绿
紫
紫
1 (5431 .9 5437 .0 5501 .6 5512 .0) 5470 .6 , 4 绿 绿 | 5460 .7 5470 .6 | 绿 100% 0.18% ; 5460 .7
衍射角
d sin