分光计的调节和用衍射光栅测定光的波长.docx
分光计调整及光栅常数测量(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验.
实验名称：分光计调整及光栅常数测量.
学院：信息工程学院专业班级：通信152
学生姓名：宋县锋.
学号：6102215068 序号：23 .
实验地点：
311 .
实验时间：第12周星期3下午 3.45开始.
三、实验仪器：
分光计、光源、光栅、自准镜
四、实验内容和步骤：
.分光计调整
（1）熟悉分光计各调节螺钉作用后，目视粗调载物台、望远镜及平行光管基本水平。
（2）用自准直法将望远镜调焦到无穷远
（3）载物台转轴与望远镜光轴垂直的调节
在望远镜视场中能够看到平面反射镜两面反射回的像。
规律：
平面反射镜两面反射回的像都在视场上方（或下方）时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉。
平面反射镜两面反射回的像一面在视场上方另一面在视场下方时，只需调节载物台的水平调节螺钉。
注意：认定上、下方的像之间的距离后，将在视场上方的像下调1/2距离，或将在视场下方的像上调1/2距离。
调节平行光管
打开光源放在狭缝前，望远镜对准平行光管。
左右移动目镜，观测不同颜色，记录数据。
五、实验数据与处理：=
λ绿光546.07nm =
λ黄光（光1=589.59nm；光2=589.0nm）
初始左右
白0°180°
紫344°50′164°45′
绿341°10′161°8′
黄1 340°11′160°11′
黄2 339°15′159°12′。
分光计的调节和和使用光栅测波长教案
分光计的使用用光栅测波长一．实验介绍与引入：１．精确测量光线偏折的角度是光学实验技术的重要内容之一。
光在传播过程中的衍射、散射等物理现象也都与角度有关；一些光学量如光栅常数、光波波长等都可以通过直接测量有关的角度去确定。
２．本实验所使用的分光计便是一种能精确测量角度的基本光学仪器，常用来测量折射率、光波波长、色散率和观察光谱等。
３．分光计的基本部件和调节原理与目前生产及科研上常用的光学仪器（如单色仪，摄谱仪等）有许多相似之处（后者一般在分光器件和谱线采集系统上更复杂、精确）。
学习和使用分光计可以为今后使用此类精密的光学仪器打下良好的基础。
二．实验目的与内容：1．了解分光计的结构和工作原理；２．掌握分光计的调节方法；３．用分光计测量光栅常数和用光栅测波长。
三．实验注意事项：1．任何时候都不能用手触及光栅和平面镜的光学表面，只能用手拿非光学面即侧面或底座。
2．光学元件要轻拿轻放，防止光栅和平面镜碰撞或从载物台上摔落，导致元件破损。
3．在调节分光计的过程中，用力要轻，动作要慢，不得随意旋转和拨动，以免造成仪器的严重磨损。
4．实验完成后，请将仪器整理好，光栅和平面镜归还原处。
四．实验原理与技术指导：(粗体部分一般需要和学生强调，其他内容按学生具体情况选择。
)（一）分光计的调节：１．请同学打开汞灯预热，并对照教材上的结构图和网上教学辅导系统，结合实际仪器了解分光计各部分的结构和各旋钮的作用。
２．分光计的调节要求。
用分光计进行测量之前,需要对仪器进行调节,使之达到如下要求:1）望远镜能接收平行光(或者适于观察平行光),且其光轴垂直于分光计的主轴(即仪器竖直方向中心轴)；2)平行光管出射平行光,其光轴亦垂直于分光计的主轴。
在要求1)中望远镜调节是关键，是难点，也是要求2)的基础。
３．分光计望远镜调节的具体作法分2步——粗调、细调。
①粗调：通过目测调节，使载物平台水平，使望远镜光轴水平，当平面反射镜“两面”正对望远镜时，都能从望远镜里看到亮十字。
实验四 分光计的调整及光栅常数的测定
实验四分光计的调整及光栅常数的测定分光计作为基本的光学仪器之一，它是精确测定光线偏转角的仪器，也称之为测角仪。
光学中很多基本量（如反射角、折射角、衍射角等）都可以由它直接测量。
因此，可以应用它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应用分光计必须经过一系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使用过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验目的】1．了解分光计构造的基本原理。
2．学习分光计的调整技术，掌握分光计的正确使用方法。
3．利用分光计测定光栅常数。
【实验原理】1．分光计光线入射到光学元件上，由于反射或折射等作用，使光线产生偏离，分光计就是用来测量入射光与出射光之间偏离角度的一种仪器。
要测定此角，必须满足两个条件：⑴入射光与出射光均为平行光；⑵入射光、出射光以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。
为此，分光计上装有能造成平行光的平行光管、观察平行光的望远镜及放置光学元件的载物台，它们都装有调节水平的螺钉。
为了读出测量时望远镜转过的角度，配有与望远镜连接在一起的刻度盘，如图4-1所示。
各部分别介绍如下：⑴读数装置。
在底座19的中央固定一中心轴，度盘22和游标盘21套在中心轴上，可以绕中心轴旋转；度盘下端有轴承支撑，使旋转轻便灵活；度盘上的刻线把360°圆周角分成720等份，每份为30′。
同一直径方向两端各有一个游标读数装置，测量时，对望远镜的两个位置中每一位置都读出两个数值，然后对同侧的差值读数取平均值，这样可以消除因偏心引起的误差（见本实验参考资料）。
⑵平行光管。
立柱23固定在底座上，平行光管3安装在立柱上，平行光管的光轴位置可以通过立柱上的调节螺钉26、27分别进行左右、水平微调，平行光管有一狭缝装置1。
旋松螺钉2，转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状，前后移动内套筒，使狭缝严格地处在透镜焦平面上，则平行光管发出狭缝平行光。
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：**********实验地点：基础实验大楼座位号：mm m m m m d d d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (22∆=∆∂∂=∆∂∂=∆（2）λ的不确定度 sin /m d m λϕ=ln ln ln(sin )ln m d m λϕ=+-cos ln 1sin tan ln 1m m m m d dϕλϕϕϕλ∂==∂∂=∂2221()()tan λϕλϕ∆∆=+∆m md 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 mm d λϕ=，代入数据m ϕ=19，可得d =3349.1nm又由mm m m m m dd d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (22∆=∆∂∂=∆∂∂=∆，m ϕ∆=2’得d ∆=3349.1*[2π/(60*180)]/tan(19)=0.6nmd =(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=2221()()tan λϕλϕ∆∆=+∆m md 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=575.9nm6.4 最小偏向角法求波长较长的黄线的波长由公式：,3,2,1,0,2sin2±±±==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。
分光计调整和光栅常数测量实验报告
分光计调整和光栅常数测量实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构，掌握分光计的调节和使用方法。
2、观察光栅衍射现象，测量光栅常数。
二、实验原理1、分光计的原理分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。
它由望远镜、平行光管、载物台和读数装置等部分组成。
通过调节分光计，使望远镜和平行光管的光轴都与仪器的中心转轴垂直，从而能够准确测量光线的偏转角度。
2、光栅衍射原理光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的光学元件。
当一束平行光垂直照射在光栅上时，会产生衍射现象。
根据光栅方程：＄d\sin\theta ＝ k\lambda$（其中$d$为光栅常数，＄＼theta$为衍射角，＄k$为衍射级数，＄＼lambda$为入射光波长），在已知入射光波长的情况下，通过测量衍射角$＼theta$，可以计算出光栅常数$d$。
三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、平面反射镜四、实验步骤1、分光计的调整粗调：将望远镜、平行光管和载物台大致调水平。
望远镜的调节：调节目镜，使分划板清晰；将平面反射镜放在载物台上，通过调节望远镜的俯仰和水平调节螺丝，使反射回来的十字像清晰且与分划板上的十字叉丝重合。
平行光管的调节：打开平行光管的狭缝，调节平行光管的俯仰和水平调节螺丝，使狭缝像清晰且与望远镜分划板的竖线平行。
载物台的调节：使载物台平面与分光计的中心转轴垂直。
2、光栅的放置将光栅放在载物台上，使光栅平面与平行光管的光轴垂直。
3、测量光栅常数用汞灯作为光源，照亮平行光管的狭缝。
转动望远镜，观察光栅衍射光谱。
找到中央明条纹（零级条纹）和左右两侧的一级、二级等衍射条纹。
分别测量各级衍射条纹对应的角度。
为了减小误差，采用左右游标读数法，即分别读取左右游标对应的角度值，然后取平均值。
五、实验数据记录与处理1、分光计游标读数左游标读数右游标读数2、各级衍射条纹的角度测量一级衍射条纹（左）一级衍射条纹（右）二级衍射条纹（左）二级衍射条纹（右）3、数据处理根据光栅方程计算光栅常数。
实验4用衍射光栅测光波波长共16页文档
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
实验41 用衍射光栅测光波波长
【实验目的】
1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射的基 本规律。
2.学会测定光栅常数以及原子光谱的波长。 3.进一步熟悉分光计的调节与使用。
【实验仪器】 分光计，全息透射光栅，平行光管，低压汞灯。 【实验原理】 如图41－1所示：
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
【思考题】
1.通过分光计的调节，掌握了哪几种光学 仪器的调节方法？
2.用光栅测光波波长，对分光计有什么要 求？
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不和二级光谱线， 注意观察叉丝的交点是否在各条谱线的中央位 置，如果有高低变化，可对图41-3中的螺丝 （ B 3不B要1B再2 动）予以校正。也可以调望远镜 和平行光管上的高低调节螺钉。
4.用望远镜对准汞光谱中的明亮绿谱线（绿谱线 的波长为546.07 mm ），分别记录左右一级两 个角度位置。当测右侧谱线时，分光计左右的 两窗口读数分别为 和 ；当测左侧谱线时， 两窗口读数分别为 和 则由分光计原理知：
分光计的调整及光栅衍射实验
【实验目的】
1. 了解分光计的主要构造及各部分的作用。 2. 掌握分光计的调节要求和使用方法。 3. 观察光栅衍射现象，测量汞灯在可见光范围内几条强光光谱线的波长。
【仪器用具】
JJY 型分光计、汞灯及电源、透射式平面刻痕光栅、平面反射镜
【实验原理】
1. 光栅衍射的原理 光的衍射现象是光的波动性的一种表现，它说明光的直线传播是衍射现象不显著时的近似结 果。研究光的衍射不仅有助于加深对光的波动特性的理解，也有助于进一步学习近代光学实验技 术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光学信息处理等。 光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距较宽的匀排光谱。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。光栅在结构上有平面光栅、阶梯 光栅和凹面光栅等几种，从观察的方向又分为透射式和反射式两类。 本实验选用透射式平面刻痕光栅。 透射式平面刻痕光栅是在光学玻璃片上刻划大量相互平行、 宽度 和间隔相等的刻痕而制成的。光栅上的刻痕起着不透光的作用，光线 只能在刻痕间的狭缝中通过，因此，光栅实际上是一排密集、均匀而 又平行的狭缝，刻痕间的距离称为光栅常数。 如图 15-1 所示，设有一光栅常数 d AB 的光栅 G ，一束平行 光以入射角 i (入射光与光栅法线的夹角)，入射于光栅上产生衍射， 衍射角为 (衍射光与光栅法线的夹角) 。从 B 点作 BC 垂直于入射 线 CA ，作 BD 垂直于衍射线 AD ，则这两条相邻的入射光线的光程 差为 CA + AD 。如果在这个方向上由于光振动的加强而在 F 处产生 一个明条纹，则光程差 CA + AD 应等于波长的整数倍，即：
【仪器介绍】
1. JJY 型分光计的构造
图 15-4 JJY 型分光计的结构示意图
衍射光栅常数与光波长的测量
绿光波长 5461埃
8.43148E-05 7.10899E-09
波长不确定度（埃） 2
3
3
5
5
4
①、光栅常数
k 2 d 3.3199 0.0004 m
k 1 d 3.316 0.002 m
2020/3/5
重庆邮电大学理学院物理实验中心
使用复色光源时，由光栅方程，各衍射级次中不同
波长成分的衍射角θ不同，从而获得分光。
本实验采用低压汞灯能发出四种不同波长的光：紫光波长 紫=4358A0，绿光波长绿=5461A0，黄光波长黄1=5770A0，黄 光波长黄2=5791A0
-2
2020/3/5
-1
0
+1
+2
重庆邮电大学理学院物理实验中心
18
②、各光波波长 k 2
0
黄2 5793 2A
0
黄1 5779 3A
0
紫 4374 3A
k 1
0
A 黄2 5838 5
0
黄1 5810 5A
0
紫 4317 4A
本实验采用低压汞灯能发出四种不同波长的光：紫光波长 紫 =4358A0，绿光波长绿=5461A0，黄光波长黄1=5770A0，黄光 波长黄2=5791A0;所用光栅规格为每毫米300刻线。有测量结果可 知：利用光栅衍射级次高的谱线测量，可以提高测量的准确度。
θ满足如下光栅方程时，得到衍射主极大。
d sin k (k 0,1,2 )
光栅常数d，波长λ以及衍射角θ三个量，已知其 中两个，则第三个可由光栅方程求得。
2020/3/5
重庆邮电大学理学院物理实验中心
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分光计的调节和用衍射光栅测定光的波长
一、实验任务
1．了解分光计的结构和调节过程, 学习正确调节分光计;
2．观察光栅对钠光衍射现象；
3．用光栅衍射法测量钠光的波长；
4．观察白光的光栅衍射现象。
二、操作要点
1．调节分光计
（ 1）调节望远镜：先调节望远镜聚焦于无穷远处（即适合平行光），再调节望远镜的光轴与仪器的主轴垂直；
（2）调节平行光管：先调节平行光管，使其发出平行光，再调节平行光管的光轴与
仪器的主轴垂直。
2．调节光栅
调节光栅平面的法线垂直于仪器的主轴，调节光栅刻痕方向平行于仪器的主轴。
3．测定钠光波长
测出各级衍射亮线的角位置，将测量数据填入记录表格中。
光栅常数d=1/300 mm 。
4．观察光栅的白光衍射现象，并画出观察到的衍射图像。
三、注意事项
1．分光计是较精密的仪器，调节时要严格按照操作规程；
2．光栅是易损元件，注意轻拿轻放，以防打碎；
3．为了延长钠光灯的使用寿命，严禁频繁开闭。
四、报告要求
--
1．计算衍射角度，由所测的各λ值计算λ，并将λ与钠黄光标准值λ= 589.3 nm相比较，
κ
计算测量的相对偏差。
要求写出完整的计算过程，包括所用公式和代入实验数据后的表达
式。
2．画出白光光栅衍射光谱示意图并标出光谱的色序排列。
五、设计性内容
钠黄光由两条谱线组成，测量它们的波长差。
六、讨论题
1、 3 。
附录： FGY-10 型分光计结构特点与使用方法简介（二校区实验室使用）
该型分光计的望远镜、平行光管结构及其调整方法与讲义中介绍的基本相同，但其读
数盘的结构及读数方法是不同的。
见下图：
读数装置：
该分光计的读数装置如图所示，由主刻度盘、游标盘、照明灯及读数窗组成。
在主刻
度盘周边沿半径方向刻有1080 条透光线条，将周边等份为1080 个分度。
每分度所对应的圆心角为20′。
在游标盘上对称地配置两个分度相同的游标。
游标的40个分度与主刻度盘上的 39 个分度对应的圆心角相同（13° 00′ 00″）。
根据游标原理可知，此游标的分度值
为30″。
读数方法：
接通分光计电源后，在读数窗中看到的度盘和游标刻线均呈亮条纹。
游标盘与刻度盘
所对准的刻线，在两盘的弧线间以亮线贯通。
读数时，20 ′的整数倍部分（以 A 表示）根据游标盘0 刻线在刻度盘中所处位置进行读数；不足20′的部分（以 B 表示）根据贯通线的位置再游标上读取。
两部分之和（A+B）即为分光计角度的读数。
由于两盘的刻线面间有一定间距，当从
读数窗望下看时，贯通线的位置会随观察角
度不同而变化。
这就要求在测量时要始终以
相同的观察角度（如总是垂直于读数窗）进
行读数。
又因刻线具有一定宽度，有时会出
现两条线同时贯通的情况，这是刻将读数估
计在两条贯通亮线中间所对应的位置。
例如上图 (a) 所示情况， A = 250 ° 40′，
B＝ 02′00″。
于是，分光计的读数值为
θ=175 ° 42′ 00″。
对于上图 (b) 的情况，
A = 175 °20′， B＝ 06′ 15″，则分光计
读数为θ=175°26′15″。
·1·。