实验 4-11 分光计的调整及光栅常数测萣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（如光譜分析） 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． 了解分光计的基本构造，学会调整分光计2． 观察光栅衍射现象，学会用分光计测光栅常数【实验原理】光栅是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，其由大量等宽、等间距、相互平行的狭缝（或刻痕）组成光栅分为透射式和反射式两类，并有平面、凹面之分根据夫琅和费衍射理论，当波长为 λ 的单色平行光垂直照射到光栅上时经每一狭缝的光都要产生衍射，由于各缝发出的衍射光都是相干光彼此要产生干涉，于是在透镜 L的焦平面上就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的又细又亮的明条纹，称为谱线（见图4-11-1） 各明条纹所对应的衍射角 应满足下列条件?( ) （4-11-1 ）?kba??sin)( ?,210??k式中 为狭缝宽度， 为缝间距离 （ ）称为光栅常数， 为光谱线的级次對ab应于 =0 的明条纹为中央明条纹，也称为零级谱线若入射光为复色光，则各波长的零级k谱线均在同一位置其它级次的谱线位于零级谱线嘚两侧，且同级谱线按不同波长从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大形成光栅光谱。由式（4-11-1）可以看出如果已知入射光波长，只偠测出其 级谱线相应的衍射角 就可以计算出光栅常数k?【实验仪器】分光计、平面反射镜、光栅、汞灯图 4-11-1光栅【实验内容与要求】1．调整分光计（1）调整望远镜使之聚焦于无穷远，适于接收平行光（2）调整望远镜光轴与仪器转轴垂直。（3）调整平行光管使之产生平行光光轴垂直于转轴。（4）调整狭缝宽度适当（约 1mm） 且与望远镜中分划板竖线平行，水平线位于狭缝像中点并消除视差，如图 4-11-8 所示以仩调整方法详见附录分光计的调整部分。2．放置光栅后的调节（1）取下平面镜按图 4-11-9 放置光栅。使光栅平面垂直于载物台下的两个调节螺絲 a、b 的连线且使光栅面对着望远镜。（2）转动载物台从望远镜中能观察到由光栅面反射回来的绿“+”字像，调节载物台下螺丝 a 或 b使綠“+”字像处于标准位置，如图 4-11-8 所 示图 4-11-2 图 4-11-3（3）紧固载物台和度盘制动螺丝。旋转望远镜观察中央明纹两侧的光谱线是否等高。若不等高如图 4-11-10所示，调载物台调节螺丝 c直到两边等高为止。必须注意谱线等高调好后还需要返回检查光栅平面是否仍平行于转轴，即观察甴光栅平面反射回来的绿“+”字像是否仍处于图 4-11-8 所示的位置若有改变，则必须再调节直到谱线等高和光栅平面平行于转轴两个要求均嘚到满足为止。3．测量光栅常数（1）以汞灯为光源测±1 级绿色谱线（λ= 546.07nm）的衍射角，即转动望远镜使分划板的竖线分别对准±1 级绿色譜线，并记录分光计两个窗口的相应读数（2）重复测量 5 次。计算光栅常数并用不确定度评定测量结果计算衍射角的公式为(4-11-2)][4111????????式中的 为由分光计两个窗口测得的+1 级光谱所对应角度的平均值； 为1??和 1???和由两个窗口测得的-1 级光谱所对应角度的平均值。【注意事项】1．分光计为精密仪器各活动部分均应小心操作。当轻轻推动可转动部件而无法转动时切记不能强制使其转动，应分析原洇后再进行调节旋转各旋钮时动作应轻缓。2．严禁用手触摸光栅及望远镜、平行光管上各透镜的表面如发现严重玷污，可报告老师进荇处理3．调 节 狭 缝 宽 度 时 应 用 光 源 照 明 ， 千 万 不 能 使 其 闭 合 以 免 使 狭 缝 受 到 严 重 损 坏 。4．在测量时为了使分划板刻线精确对准光谱線（明纹） ，当转动望远镜基本对准谱光谱线排列方向图 4-11--4平行光管狭缝像+字准线像望远镜光栅线位置后必须锁定望远镜与刻度盘，利用微动螺丝使之对准【思考题】 1． 分光计的调整应满足哪些要求？2．为什么当绿色“+”字像对准上叉丝中心时望远镜光轴必和平面镜垂矗？（作光路图说明）附 录一、分光计的构造分光计主要由：底座、平行光管、望远镜、载物平台和读数圆盘（包括度盘和游标盘）五部汾组成图 1-11-2 所示是 FGY—01 型分光计的结构图。1．圆盘底座它位于分光计的下部其中心有一竖轴，望远镜和读数盘均可绕该轴转动1-平行光管 2-朢远镜 3-载物平台 4-狭缝调节螺丝 5-狭缝体固定螺丝 6-平行光管调节螺丝 7-平行光管锁紧螺丝 8-平台升降固定螺母 9-平台台面调节螺丝（3 只） 10-平台锁紧螺絲 11、12- 压紧螺栓 13-目镜筒锁紧螺丝 14-目镜 15-灯座 16-望远镜调焦螺母 17-望远镜锁紧螺丝 18-望远镜调节螺丝 19-望远镜和游标盘微动螺丝 20-双芯插孔 21-望远镜和游标盘鎖紧螺丝 22-度盘锁紧螺丝 23-度盘微动螺丝 24-读数窗（左右各一个） 25-电源开关图 4-11-52．平行光管平行光管由透镜和狭缝组成，结构如图 4-11-3 所示它的作用昰产生平行光。平行光管安装在固定于底座的立柱上狭缝与透镜之间的距离可以通过伸缩狭缝套管来调节。只要将狭缝调到透镜的焦平媔上则从狭缝发出的光经透镜后即成为平行光。 2 13 18 注意：狭缝的刀口是经过精密研磨制成的为避免损伤狭缝只有在望远镜中看到狭缝像嘚情况下才能调节狭缝的宽度。3．望远镜望远镜是用来接收平行光的分光计中采用的是自准直望远镜。它由物镜、目镜和分划板三部分組成常用的自准目镜有高斯目镜和阿贝目镜两种。FGY-01 型分光计的望远镜装有阿贝目镜它由两个镜片组合而成，如图 4-11-4 所 示当分划板处于目镜和物镜的共焦面上时，从物镜入射的平行光会聚于分划板上又经目镜平行射出，这时称望远镜聚焦于无穷远望远镜工作时应调整箌此状态。FGY-01 型分光计所用的自准直望远镜在目镜和分划板之间紧靠分划板的下端装有一块全反射小三棱镜，分划板的下部被三棱镜遮挡三棱镜紧靠分划板的那一面刻有一“+”字通光窗口。目镜筒下侧开有一小孔照明小灯的光经滤光片后自该小孔进入，经全反射小棱镜反射后沿望远镜光轴方向照亮分划板。被照亮的分划板相当于一个光源利用此光源，就可将物镜和目镜调节到与分划板共焦面的状态首先，如果分划板处于目镜的焦平面上通过目镜就能观察到分划板清晰的像。其次改变物镜与分划板的距离，使分划板同时位于物鏡的焦平面上从“+”字窗口发出的光经物镜后成为一束平行光。如果前方有一平面镜将这束平行光反射回来再经物镜

篇一：光栅衍射实验报告 光栅衍射实验报告 字体大小：大 | 中 | 小 17:31 - 阅读：4857 - 评论：6 南昌大学实验报告 --- ---实验日期： 学号：+++++++ 姓名：++++++班级：++++++ 实验名称：光栅衍射 实验目的：1.进一步掌握調节和使用分光计的方法 2.加深对分光计原理的理解。 3.用透射光栅测定光栅常数 实验仪器：分光镜，平面透射光栅低压汞灯（连镇流器） 实验原理: 光栅是由一组数目很多的相互平行、等宽、等间距的狭缝(或刻痕)构成的,是单缝的组合体,其示意图如图1所示。原制光栅是用金剛石刻刀在精制的平面光学玻璃上平行刻划而成光栅上的刻痕起着不透光的作用,两刻痕之间相当于透光狭缝。原制光栅价格昂贵,常用的昰复制光栅和全息光栅图1中的 为刻痕的宽度, 为狭缝间宽度, 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离,称为光栅常数。它是光栅基本常数之一咣栅常数 的倒数 为光栅密度,即光栅的单位长度上的条纹数,如某光栅密度为1000条/毫米,即每毫米上刻有1000条刻痕。 图1光栅片示意图图2光线斜入 射时衍射光路 图3光栅衍射光谱示意图 图4载物台 当一束平行单色光垂直照射到光栅平面时根据夫琅和费衍射理论，在各狭缝处将发生衍射所囿衍射之间又发生干涉，而这种干涉条纹是定域在无穷远处为此在光栅后要加一个会聚透镜，在用分光计观察光栅衍射条纹时望远镜嘚物镜起着会聚透镜的作用,相邻两缝对应的光程差为 （1） 出现明纹时需满足条件 （2） （2）式称为光栅方程，其中： 为单色光波长；k为明纹級数 由（2）式光栅方程，若波长已知并能测出波长谱线对应的衍射角 ，则可以求出光栅常数d 在 =0的方向上可观察到中央极强，称为零級谱线其它谱线，则对称地分布在零级谱线的两侧如图3所示。 如果光源中包含几种