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华南理工大学物理实验报告-“光栅的特性及光波波长的测定”实验报告
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2022-12-25
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光谱测量和光谱分析是研究物质成分及研究原子和分子结构的重要手段。光栅是光谱测量中的一个重要的不可缺少的色散元件,它能将光源发出的光按波长分列为谱线并有序排列。衍射光栅由大量等宽、等间距、平行排列的狭缝构成。 本实验要求:理解光栅衍射的原理,了解衍射光栅的特性;掌握用衍射光栅精确测量波长的原理和方法;进一步熟悉分光计的工作原理和分光计的调节、使用方法。
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华南理工大学大学国际校区物理实验报告
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“光栅的特性及光波波长的测定”实验报告
引言:
光谱测量和光谱分析是研究物质成分及研究原子和分子结构的重要手段。光栅是
光谱测量中的一个重要的不可缺少的色散元件,它能将光源发出的光按波长分列为谱
线并有序排列。衍射光栅由大量等宽、等间距、平行排列的狭缝构成。
本实验要求:理解光栅衍射的原理,了解衍射光栅的特性;掌握用衍射光栅精确测量波
长的原理和方法;进一步熟悉分光计的工作原理和分光计的调节、使用方法。
Spectral measurement and spectral analysis are important means to study the composition
of substances and study the structure of atoms and molecules. Gratings are an important
and indispensable dispersion element in spectral measurement, which can divide the light
emitted by the light source into spectral lines according to wavelength and arrange it in an
orderly manner. Diffraction gratings consist of a large number of slits of equal width, equal
spacing, parallel arrangement.
The requirements of this experiment are: understand the principle of grating diffraction,
understand the characteristics of diffraction grating; Master the principle and method of
accurate wavelength measurement with diffraction gratings; Further familiarize yourself
with the working principle of the spectrometer and the adjustment and use of the
spectrometer.
一、实验目的
(1)进一步掌握分光计的构造、使用和调节方法。
(2)了解光栅特性,并利用光栅衍射法测量光波波长。
二、实验仪器
(1)分光计
在本实验的各项任务中,为实现平行光入射并测准光线方位角,分光计的调整应
满足: 望远镜适合于观察平行光,平行光管发出平行光,并且二者的光轴都垂直于分
光计主轴。
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(2)光栅
如前所述,光栅上有许多平行的、等距离的刻线。在本实验中应使光栅刻线与分
光计主轴平行。如果光栅刻线不平行于分光计主轴,将会发现衍射光谱是倾斜的并且
倾斜方向垂直于光栅刻痕的方向不平行于分光计方向,但谱线本身仍平行于狭缝。显
然这会影响测量结果。通过调整小平台,可使光栅刻痕平行于分光计主轴为调节方便,
放置光栅时应使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。
(3)汞灯
a.汞灯谱线的波长
b.汞灯光谱图
c.使用汞灯注意事项
l) 汞灯在使用中必须与扼流圈串接,不能直接接 220V 电源,否则要烧毁。
2) 汞灯在使用过程中不要频繁启闭,否则会降低其寿命。
3) 汞灯的紫外线很强,不可直视。
三、实验原理
(一)分光计的调节与使用
1、简要介绍分光计的构造
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分光计主要由底座、平行光管、望远镜、载物台和读数圆盘五部分组成,外形如
下图所示:
图 1 分光计外形
1-目镜;2-绿光灯;3-望远镜筒;4-游标盘;5-平行平面镜;6-刻度盘;
7-平行光管;8-狭缝装置;9-平行光管倾斜度调节螺钉;10-游标盘螺钉;11-望远镜
筒锁紧螺钉;12-载物台倾斜度调节螺钉;13-望远镜倾斜度调节螺钉 ;14-望远镜微
调螺钉;15-望远镜筒螺钉
2、分光计调节应达到的要求
(1)望远镜对于入射的平行光能聚焦,即通过调节可以清楚地观察平行光;
(2)使平行光管发出的是平行光;
(3)调节望远镜、平行光管和载物平台与分光计中心转轴垂直。
3、介绍各半调节法
调节分光计之前,要先熟悉分光计各调节螺钉和锁紧螺钉的位置及其作用。
(1)目测粗调。目测粗调就是直接用眼睛观察进行调节。首先,站在分光计前,目
光与分光计的望远镜、平行光管、载物台大致处在一个水平位置。观察望远镜、平行
光管、载物台是否水平,如果不水平调整对应螺钉:如图 1 所示,望远镜倾斜调整 13
号螺钉,平行光管倾斜调整 9 号螺钉,载物台倾斜调整螺钉 1 号螺钉。粗调是细调的
基础和前提,必须反复、细心地调节到最好状态。它能使细调收到事半功倍的效果。
(2)细调的要求和步骤:
1)调节目镜并能清晰地看到分划板上“丰”字叉丝线。接通小灯泡电源,打开开关,
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