試驗(yàn)十四用電橋測量電阻

1、衍射光柵光柵通常用于研究復(fù)色光譜的組成，進(jìn)行光譜分析，還可以通過光柵獲得特定波長 的單色光所以，光柵是一種重要的分光元件 了解光柵的結(jié)構(gòu)和工作特性，對使用和開 發(fā)光學(xué)器件有著重要的意義 光柵是由一組數(shù)目很多、緊密周期排列的平行狹縫（或刻痕）組成一種分光元件， 它能產(chǎn)生譜線間距較寬的均勻排列光譜所產(chǎn)生的光譜線亮度比用棱鏡分光更細(xì)更亮，光柵的分辨本領(lǐng)比棱鏡大光柵不僅適用于可見光，還能用于紅外和紫外光波它不僅用 于光譜學(xué)，還廣泛用于計量、光通信、信息處理等方面光柵按其結(jié)構(gòu)分類，可分為平面光柵，階梯光柵和凹面光柵等；按衍射條件分類， 可分為透射光柵和反射光柵 過去制作光柵都是在精密的刻線機(jī)上用金剛鉆在

2、玻璃表面 刻出許多平行等距刻痕做成原刻光柵實(shí)驗(yàn)室中通常使用的光柵是由原刻光柵復(fù)制而成的.六十年代以來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展又制作了“全息光柵”目前實(shí)驗(yàn)室中使用的兩者均有本實(shí)驗(yàn)中使用的是“全息光柵”【預(yù)習(xí)要求】1 進(jìn)一步熟悉分光計的調(diào)整方法和使用方法2. 理解光柵的分光機(jī)理和本實(shí)驗(yàn)的原理.掌握本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 .【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 進(jìn)一步熟悉分光計的調(diào)節(jié)和使用2. 觀察光柵的衍射光譜，理解光柵衍射的基本規(guī)律3. 學(xué)會測定光柵常數(shù)和未知光的波長【實(shí)驗(yàn)儀器】分光計，汞燈，光柵【實(shí)驗(yàn)原理】圖1光柵常數(shù)根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射理論，當(dāng)波長為入的平行光束投射到光 柵平面時，光波將在各個狹縫處發(fā)生衍射，經(jīng)過所有狹

3、縫衍射的光波又彼此發(fā)生干涉，這種由衍射光形成的干涉條紋是定域 于無窮遠(yuǎn)處的.若在光柵后面放置一個會聚透鏡，則在各個方 向上的衍射光經(jīng)過會聚透鏡后都匯聚在它的焦平面上，得到衍射光的干涉條紋.根據(jù)光柵衍射理論，衍射光譜中明條紋的位 置由下式?jīng)Q定:(a b)sin 二 k(1)dsin - -k-(k=i, 2, 3,)式中d = a b稱為光柵常數(shù)，a為透光的狹縫寬度，b為不透光的狹縫寬度，為入射光的波長，k為明條紋的級數(shù)，是k級明條紋的衍射角屮央明紋k-0圖2光柵衍射光譜如果入射光不是單色光，則由式（1）可以看出，在中央明條紋處（k=0、申k=0）,各單 色光的中央明條紋重疊在一起 .除零級條紋

4、外，對于其他的同級譜線，因各單色光的波長不同，其衍射角;：k也各不相同，于是入射的復(fù)色光將被分解為單色光.因此，在透鏡焦平面上將出現(xiàn)按波長次序排列的單色譜線， 稱為光柵的衍射光譜.相同k值譜線組成的 光譜稱為k級光譜.如果已知光柵常數(shù)d，用分光計測出K級光譜中某一條紋的衍射角 ，按（1）式 即可算出該條紋所對應(yīng)的單色光的波長；如果已知某單色光的波長為 ，用分光計測出k級光譜中該色條紋的衍射角 ，即可算出光柵常數(shù) d.本實(shí)驗(yàn)中由分光計的平行光管形成的平行光線垂直投射到載物臺上的平面光柵上, 由光柵透射分光，經(jīng)分光計的望遠(yuǎn)鏡物鏡會聚后相互干涉，在物鏡的焦平面上形成明暗 相間的干涉條紋.【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

5、一、調(diào)整分光計為滿足平行光入射的條件及衍射角的準(zhǔn)確測量，分光計的調(diào)整必須滿足下述要求：平行光管發(fā)出平行光， 望遠(yuǎn)鏡適合于觀察平行光，并且二者的光軸都垂直于分 光計的主軸（詳細(xì)的調(diào)整方法參見分光計的調(diào)整與使用 實(shí)驗(yàn)）.二、調(diào)節(jié)光柵1光柵平面與平行光管的光軸垂直光柵平面與分光計主軸平行， 與平行光管的光軸垂圖3直：先調(diào)節(jié)好分光計，如圖 3，在載物臺上放好光柵，為調(diào)節(jié)方便，放置光柵時應(yīng)使光柵平面垂直于載物平臺的兩個水平調(diào)節(jié)螺釘?shù)倪B線.自準(zhǔn)直調(diào)節(jié)：利用望遠(yuǎn)鏡中的小燈照射光柵平面，光柵平面反射回到望遠(yuǎn)鏡中，通 過細(xì)調(diào)分光計載物臺的調(diào)平螺絲，使十字反射像定位于視場中上水平線上，此時即可認(rèn) 為光柵平面已與分

6、光計主軸平行 .式（1）成立的條件是平行光垂直入射于光柵平面，為 了獲得滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)該仔細(xì)調(diào)節(jié)光柵的位置.調(diào)節(jié)方法是：先將望遠(yuǎn)鏡的叉絲對準(zhǔn) 零級譜線的中心，從刻度盤讀出入射光的方位，再測出在零級譜線兩側(cè)的一對相同級次 的同色譜線的方位，分別算出它們與入射光的夾角，如果二者之差不超過2分，就可以認(rèn)為光線是垂直入射了 .如果二者之差大于此值，可通過微調(diào)轉(zhuǎn)動載物臺來進(jìn)行調(diào)整.2 光柵刻線與分光計主軸平行如果光柵刻線與分光計主軸不平行，在望遠(yuǎn)鏡中將會發(fā)現(xiàn)衍射光譜線的分布是傾斜的，并且傾斜方向垂直于光柵刻痕的方向，但譜線本身仍平行于狹縫.這顯然會影響 的測量.此時可以通過調(diào)整載物平臺的調(diào)整螺絲，使

7、光譜線與分光計望遠(yuǎn)鏡中豎直的刻度線平行，即光柵刻痕平行于分光計主軸.3實(shí)驗(yàn)前，由式（1）求出d和的不確定度公式.為了減少測量誤差，應(yīng)根據(jù)觀察到的各級譜線的強(qiáng)弱及不確定度公式來決定測量第幾級的較為合理.一般是測綠光(-=5460.7 1040m).光線垂直入射時，對于同一波長的光，在中央亮條紋左右兩側(cè)的同級譜線的衍射角 應(yīng)是相等的.測量時應(yīng)注意消除刻度圓盤的偏心差.測出綠光的+1和-1光譜線的位置，兩位置的一半為 ，代入（1 ）式，計算光柵常數(shù)d.重復(fù)三次求d .5. 測定未知光波波長用已求出的光柵常數(shù) d測定汞光譜的兩條黃線和一條紫線的波長.移動望遠(yuǎn)鏡，使望 遠(yuǎn)鏡中的刻度線依次與對應(yīng)的兩條黃光

8、和一條紫色光譜重合，依次記下測出每一譜線1一丨、一：級譜線位置即：I，則每條譜線衍射角(1-1)，用求出- 2其波長.重復(fù)三次，自己設(shè)計表格記錄數(shù)據(jù).6. 計算d和的相對誤差.【注意事項】1.光柵是精密光學(xué)元件，嚴(yán)禁用手觸摸光表面，以免弄臟或損壞2零級譜線很強(qiáng)，長時間觀察會傷害眼睛，觀察時必須在狹縫前加一兩層白紙以 減弱光強(qiáng).3汞燈的紫外線很強(qiáng)，不可直視 .4. 汞燈在使用時不要頻繁啟閉，否則會降低其壽命【思考題】1對于同一光源，分別利用光柵分光和棱鏡分光，所產(chǎn)生的光譜有何區(qū)別？2用式(1)測量時應(yīng)保證什么條件？當(dāng)平行光管不嚴(yán)格垂直光柵表面時，試估計 對波長測量的影響.3當(dāng)用鈉光垂直入射 d=0.002mm的光柵上，試問最多能看到第幾級光譜？【附錄】用最小偏向角法測定光波波長波長為入的光波入射在光柵上，入射角為i，若在光柵法線n的同側(cè)的k級衍射譜線的衍射角為，則有sin i sin 二 k /d若以厶表示入射光與第k級衍射譜線的夾角，稱為偏向角，則有Si顯然匚隨入射角i而變,厶的極小值應(yīng)滿足下面兩個條件di亠1=0di