分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学

南昌大学物理实验报告

课程名称：大学物理实验

实验名称：光栅衍射实验

学院：机电工程学院专业班级：能源与动力工程162班

学生姓名：韩杰学号：5902616051

实验地点：基础实验大楼座位号：

cos ln 1sin tan ln 1

m m m m d d

ϕλϕϕϕλ∂==∂∂=∂

22

21(

)()tan λ

ϕλ

ϕ∆∆=+∆m m

d d 由以上推导可知，测量d 时，在m ϕ∆一定的情况下，m ϕ越大d 的偏差越小。但是m ϕ大时光谱级次高，谱线难以观察。所以要各方面要综合考虑。 而对λ的测量，也是m ϕ越大不确定度越小。

综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。 6.2 求绿线的d 和λ并计算不确定度 1）二级光谱下：

由sin m

m d λ

ϕ=

，代入数据

m ϕ=19

，可得

d =3349.1nm

又由

m

m m m m m d

d d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (22∆=∆∂∂=∆∂∂=∆，m ϕ∆=2’得

d ∆=3349.1*[2π/(60*180)]/tan(19

)=0.6nm

d =(3349.1±5.7)nm

而实验前已知光栅为300线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。

再用d 求其他光的λ：

sin /m d m λϕ=

22

21(

)()tan λϕλ

ϕ∆∆=+∆m m

d d

对波长较长的黄光：ϕm =20 o 15＇,d=3349nm 代入，可得

λ=579.6nm ，λ∆=1.4nm

可以看到，三级谱线下测量后计算的结果教二级谱线下的结果其偏差都更小，与理论推断吻合。 6.3 在i=15 o 时，测定波长较短的黄线的波长。 由

，m=2，可得：

在同侧：λ=577.9nm

在异侧：λ=575.9nm

6.4 最小偏向角法求波长较长的黄线的波长

由公式：

,3,2,1,0,2

sin

2±±±==m m d λδ

代入数据：m=2,δ= 39o 51＇代入，得

λ=579.4nm

与实际值吻合良好。

七、思考题

1.怎样调整分光计？调整时应注意的事项？

答：⑴先目测粗调，使望远镜和平行光管大致垂直与中心轴；另外再调载物台使之大致呈水平状态。（2）点亮照明小灯，调节并看清准线和带有绿色小十字窗口。（3）调节并使载物台上的准直镜正反两面都进入望远镜，并且成清晰的像。（4）采取逐步逼近各半调节法使从准直镜上发射所成的十字叉丝像与准直线重合。（5）目测使平行光管光轴与望远镜光轴重合，打开狭缝并在望远镜中成清晰的大约1mm 宽的狭缝像。（6）使狭缝像分别水平或垂直并调节使狭缝像中心与十字叉丝中点想重合。调节过程中要注意已经调节好的要固定好，以免带入新的误差，另外注意逐步逼近各半调节法的使用。

2.光栅方程和色散率的表达式中各量的物理意义及适用条件? 答：（1）在光栅方程 中λ为实验中所测光的波长，如本实验中绿光的波长。K 为衍射光谱级数φ为衍射角，d 为光栅常数即光栅相临两刻蚊间长度。实用条件取决与级数的选取应与实验相一致。 （2）色散率的表达式 中相应量与光栅方程中具有相同含义。

3.当平行光管的狭缝很宽时，对测量有什么影响?

答：造成测量误差偏大，降低实验准确度。不过，可采取分别测狭缝两边后求两者平均以降低误差。 4.若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，则应如何调整?

答：证明狭缝没有调与准线重合有一定的倾斜，拿开光栅调节狭缝与准线重合。

5.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准，而调节平行光管时，却要以中间的大十字叉丝为准?

答：因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面，另外要保证准直镜与望远镜垂直，就必须保证其在大十字叉丝上面，并且距离为灯与大十字叉丝相同的地方，即以视场中的上十字叉丝为准。

现在，很容易就知道为什么在调节平行光管时，却要以中间的大十字叉丝为准了。

6.光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点?

答：棱镜光谱为连续的七色光谱，并且光谱经过棱镜衍射后在两边仅仅分别出现一处；

光栅光谱则不同，它为不连续的并且多处在平行光管轴两边出现，另外还可以条件狭缝的宽度以保证实验的精确度。