实验1 目测法测量汞灯发射光谱谱线波长 实验题要

实验1 《目测法测量汞灯发射光谱谱线波长》实验提要

实验课题及任务

《目测法测量汞灯发射光谱谱线波长》实验课题任务是，给定汞灯，通过目测法测量出汞灯发射光谱谱线的波长。

学生根据自己所学知识，设计出《目测法测量汞灯发射光谱谱线波长》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

设计要求

⑴ 通过在实验室用目测的方式观察光栅的衍射现象，绘制出光路图，通过对光路图的分析，找出光栅方程与光路图中的那些物理量(即待测量的物理量)有关，根据光栅方程和待测物理量的关系推导出计算公式，写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室观察实验现象，通过实验现象的观察，绘制出光路图，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。)

⑵选择实验测量仪器要符合精度要求，测量值相对误差在1%之内，并说明选择仪器的理由，确定相应物理量的测量仪器。选择实验测量仪器，仅限于光栅、米尺(10m/0.005m 或3m/0.001m)、光源(汞灯、钠灯或激光器(632.80 nm))的选择，可以自制辅助器件。 ⑶ 设计的实验步骤要具有可操作性。

⑷ 测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。 ⑸ 观察及测量衍射光斑时应该注意的事项及实际测量的方法。

(6) 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 测量仪器和被测物体及提示

⑴ 光栅：实验室给定，光栅参数未知

⑵ 米尺：3m/0.001m 或10m/0.005m 任选，

⑶ 光源：钠灯、汞灯、激光器（632.80 nm ）。

⑷ 可以自制实验器材，如带刻度的条型光屏，也可以借助现有实验室的条件。 实验所用公式及物理量符号提示

⑴ 光栅方程: λϕk d =⋅sin (k =0、±1、±2、±3、……)

式中b a d +=(其中a 为光栅缝宽，b 为相邻缝间不透明部分的宽度)为相邻狹缝之间的距离，称为光栅常数，λ为光波波长，k 为衍射光谱线的级次。

⑵ 用x 表示谱线到0级谱线的距离，用y 表示光栅到0级谱线的垂直距离。 提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。

思考题

⑴ 光栅与光源之间的距离多远比较合适？

⑵ 眼睛与光栅的距离对测量有没有影响？

⑶ 光屏和光源是否一定要在一个平面内？

⑷ 光栅与光屏的距离测量，该实验应采用单次测量还是多次测量？单次测量能否满足测量精度的要求？

参考文献

参阅各实验书籍中的夫琅和菲衍射原理及光栅衍射原理。

几何光学，人眼睛的光学原理。