单色仪的调节与定标

一．实验题目：单色仪的调节与定标

二．实验目的：1.掌握棱镜单色仪的构造原理和使用方法

2．掌握调节光路准直的基本方法和技巧

3.以汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光

区域进行定标

三．实验仪器：反射式棱镜单色仪，低压汞灯（带镇流器），读数照明反射镜，读数照明小电珠（带变压器），聚光透镜（带底座），读数显微镜（带支架），长曲线绘图设备

四．实验原理：单色仪是一种分光仪器，它通过色散元件的分光作用，能输出一系列独立的、光谱区间足够狭窄的单色光，且所输出的单色光的波长可根据需要调节．

主要有三部分组成：由入射缝S1和凹面镜M1组成入射准直系统，以产生平行光束；由玻璃棱镜 P组成色散系统，在它的旁边还附一块平面反射镜M，由凹面镜M2和出射缝S2组成出射聚光系统，将棱镜分出的单色平行光汇聚在出射缝上。随着棱镜台绕O轴转动，以最小偏向角通过棱镜的光束的波长也跟着改变，当最小偏向角由小变大时，从S2输出的单色光的波长将依次由长变短．

单色仪能输出不同波长的单色光，是依赖于棱镜台的转动才得以实现的．棱镜台的位置是由鼓轮刻度标志的，而鼓轮刻度的每一数值都是和一定波长的单色光输出相对应．因此，必须制作单色仪的鼓轮读数和对应光波波长的关系曲线——定标曲线（又称色散曲线），一旦鼓轮读数确定，便可从定标曲线上查知输出单色光的中心波长．单色仪定标曲线的定标是借助于波长已知线光谱光源来进行的．本实验用汞灯来做为已知线光谱的光源，在可见光区域（400 nm 760nm）进行定标．

五．实验步骤：1. 汞灯光源与入射狭缝S1之间放一会聚透镜L1．调节光源与透镜的位置、高低和左右，使光源成像在S1上．

2. 出射狭缝S2处直接用眼观察出射光，并转动鼓轮，可看到红、

黄、蓝、紫色光依次通过．调节光源的高低、左右，使出射光位于S2的中央．

3. 置显微镜于出射狭缝S2处，调节显微镜的高低、左右和前后位置，对出射狭缝S2聚焦，先清楚地看到出射狭缝S2，然后转动鼓轮再细调到出现细锐的光谱线，调显微镜中十字叉丝的竖丝位于S2缝中心．

4.在正式测定校准曲线前，应先定性地观察全过程，以便认准谱线，即转动鼓轮，从红光到紫光再从紫光到红光，观察汞灯所有的谱线，认准谱线，然后再定量测量．

5.测定校准曲线，以显微镜的竖丝为标准，缓慢转动鼓轮，使汞灯的各条谱线依次通过，记下鼓轮的读数R与其对应的波长λ．在坐标纸上作出单色仪的R－λ曲线．

检验方法：1.光路调整

∙用水平仪调整单色仪水平。

∙将光源直接照射到入射缝上，调整光源使得能从出射缝处观察到光源的像，轻微调节光源的位置使光源的像位于凹面镜中

央，此时光源在单色仪准直系统的光轴延长线上。

∙调整完毕后再放入会聚透镜，使光源准确成像在入射缝上。这时，从出射缝看进去，凹面镜应该被均匀照亮（入射缝此时要开的小些），如左右不均匀，可适当调节会聚透镜的左右位置，直至单色仪中聚光镜被均匀照亮为止。

2.确定入射缝和出射缝的实际零点

∙入射缝零点的确定。先将入射缝关闭（注意动作要缓慢，以免损坏光缝），并将鼓轮转至对眼睛最灵敏绿光所相应刻度处。

逐渐打开入射缝，眼睛在出射缝出观察，当眼睛发现单色仪内

有光的瞬间，立即停止放宽，记下入射缝上的刻度值，这样重

复5次取平均，这就是入射缝的实际零点。

出射缝零点的确定。用会聚透镜将光源成像在入射缝上，在出射缝出放上读数显微镜，调节到能看清出射缝刀口和出射谱

线。固定显微镜位置，将出射缝关到最小后，再逐渐打开出射

缝；当在显微镜中看到有光的瞬间，立即停止放宽出射缝，记

下出射缝刻度值。也重复5次，取平均值，即得出射缝的实际

零点。

注意事项：1.单色仪上的入射狭缝S1比较精密，已调好，不可随便动

2不能用手摸狭缝S1，S2及镨钕玻璃片．

六．实验结果：数据记录与处理表格

绘图

七．实验思考：1.仪器中对主波长的光，既是恒偏向又是最小偏向，起主要作用的元件是什么？

2.已知单色仪的相对孔径（即准直凹面镜的直径与其焦距之比）为1：7，光源距入射镜缝为60cm，试选取聚光透镜和口径，若口径太大或太小有何不好？

3.估算在430nm到550nm附近的色散值（以读数代表的角色散）相差多少（根据定标曲线）？