棱镜单色仪的定标

棱镜单色仪的定标

【实验目的】

1、了解单色仪的结构，分光原理和使用方法；

2、做出单色仪的定标曲线。

【实验仪器】

反射式棱镜单色仪，高压汞灯、读数显微镜、会聚透镜

仪器介绍：

单色仪----能够从复合光源中分解出独立的、足够狭窄的、波长连续可调的单色光的仪器。按波长来分，有红外单色仪、紫外单色仪、可见光单色仪；按分光元件来分，有光栅单色仪和棱镜单色仪；在棱镜单色仪中按物镜的形式来分，有透射式单色仪和反射式单色仪。我们这个实验用的是：反射式玻璃棱镜单色仪，分光波段在可见光范围内。

反射式玻璃棱镜单色仪

反射式玻璃棱镜单色仪的光学系统由三部分组成：

1、入射准直系统-----狭缝1S 和凹面镜1M ，1S 恰好处在2M 的焦平面上。其作用是将进入狭缝1S 的光变为平行光。

2、色散系统----平面镜M 和三棱镜P ，二者作为一个整体安装在转台上。平行入射的复合光经过平面镜M 反射到三棱镜P 上，分解成按波长排列向不同方向偏折的单色光。随着棱镜的转动，只有满足最小偏向角条件的入射光，才能从出射狭缝射出。棱镜转了，出射光的波长也就发生了变化。

3、出射聚光系统----出射狭缝2S 和聚焦凹面镜2M 。2S 恰好处在2M 的焦平面上。将棱镜P 分解出的不同方向的单色光中的一束（哪一束？）汇聚到狭缝2S 上。 单色仪的机械部分包括狭缝和读数鼓轮。狭缝的调节要仔细，不要挤坏。读数鼓轮与万向接头转动杆及把手相连。转动把手，棱镜就转，输出光的波长就在变。读数鼓轮的数值与棱镜的位置相对应，也就是与出射光的波长相对应。

【实验原理】

三色仪不是直接用波长分度定标而是用鼓轮读数来表示，因在使用单色仪之前要定 标：利用已知波长的光谱线标定鼓轮的读数，做出鼓轮读数与波长之间的关系曲线。这 个过程称之为单色仪的定标。

单色仪的定标要借助于已知波长的线光谱光源来进行。本实验选用的光源为高压汞

灯。在可见光波段内，用读数显微镜可以观察到30多条谱线。其相对强度和波长参考 P323和P324。

【实验内容】

1、调整光路

先把读数鼓轮调节到17左右，入射狭缝和出射狭缝开的稍微大一些（约为1mm 左

右）。点燃高压汞灯，直接对准入射狭缝，眼睛从出射狭缝向里看过去，可以看到 灯在2M 中的像，使其恰好位于中央。在灯与狭缝之间放一会聚透镜，前后移动透 镜位置，使光聚焦在入射狭缝上。把读数显微镜放在出射狭缝前，调好聚焦。缓慢 减小两个狭缝的宽度（2S 要略大于1S ）。转动读数鼓轮，在显微镜中可以看到清 晰的谱线。此时可以认为单色仪及其光路调节好了。

2、辨认谱线

通过转动鼓轮，有长波到短波在由短波到长波依次观察谱线的分布情况。然后将

谱线P324表中所列谱线波长一一对应起来。

3、测量定标数据

向一个方向缓慢转动鼓轮，当谱线的中心对准显微镜的测量准线竖线时，记下相应

的鼓轮读数和光波波长。来回测量三次然后取平均。

4、绘制定标曲线

以波长λ为横坐标，鼓轮读数T 为纵坐标，在方格坐标纸上绘制T--λ曲线。注意 比例选取要适当,连线要平滑。