光学演示实验

第四章光学

4.1气体光谱灯(光栅光谱仪)

一、实验目的：

观察各种气体元素的光谱，加深对原子结构和能级与光谱之间关系的了解。

二、实验装置：

图4.1.1气体光谱灯演示仪

三、实验原理：

任何物质都是由分子、原子构成的，原子由电子、质子和中子构成。每一种原子的电结构都是一定的，一定原子的电结构使原子产生出一系列特定的能级。气体放电可以激发原子处于不同的激发态，原子从激发态回到基态，会发出与其能级相关的光，分析光谱就可以识别这些原子。本实验通过不同气体放电管放电观察不同原子(分子)的光谱。在放电管两端加上高压以后，管中气体在放电过程中，带电粒子与带电中性粒子(原子、分子)碰撞由基态跃迁到激发态。放电管中的光谱，与管内气体元素有关，且能级也不同，光谱各异。

四、实验演示：

1、将600线光栅固定在光栅架上，调整与光谱灯约1m距离观察，视野中的光谱处于放电管左右两边，一边为正极次光谱，另一边为负极次光谱。

2、分别打开开关(带灯)，与之相对应光谱灯将被点燃。

3、观察光谱灯点燃后形成的光谱谱线。

五、注意事项：

1、每次灯燃点时间，最好不超30分钟、延长使用寿命。

2、若同时使用相应的缩短时间更好。

3、更换光谱管时，可松开背板灯壳3个锁钉，压装灯管于管夹位上，连接相对应管位两个电极夹线于灯管电极上，复装好灯壳锁钉。

4、使用完毕需及时关闭电源。

4.2光的双缝干涉与单缝衍射

一、演示目的：

1、观察光的干涉与衍射现象。

2、利用双狭缝干涉现象，测量单色光的波长。

3、利用单狭缝衍射现象，测量单狭缝的宽度。

二、实验装置：

这是一套利用半导体激光光源，搭配导轨滑座和单、双狭缝光栅片等，进行光的干涉与衍射现象的实验。如图4.2.1所示。

图4.2.1光的双缝干涉与单缝衍射演示仪

三、实验原理：

1、双狭缝干涉

当来自远方点光源的单色平行光，垂直照在双狭缝1S 与2S 时，如图4.2.2所示，到达两狭缝的光波具有固定的相角差（此时两狭缝处光波的相角差为零），因此可将S 1、S 2视为同调光源，他们会在后方的光屏上产生稳定的干涉条纹。令