《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》教案實(shí)驗(yàn)22-衍射光柵(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn) 22 衍射光柵一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.觀察光柵的衍射光譜，理解光柵衍射基本規(guī)律。2.進(jìn)一步熟悉分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用。3. 測定光柵常數(shù)和汞原子光譜部分特征波長。二、實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)、光柵、汞燈。三、 實(shí)驗(yàn)原理及過程簡述： 1.衍射光柵、光柵常數(shù) 光柵是由大量相互平行、等寬、等距的狹縫（或刻痕）構(gòu)成。其示意圖如圖 1 所示。 圖1 圖2 光柵上若刻痕寬度為 a，刻痕間距為 b，則 da 十 b 稱為光柵常數(shù)，它是光柵基本參數(shù)之一。 2.光柵方程、光柵光譜 根據(jù)夫瑯和費(fèi)光柵衍射理論，當(dāng)一束平行單色光垂直入射到光柵平面上時(shí)， 光波將發(fā)生衍射，凡衍射角 滿足光柵方程：

2、 ， k 0 ， ± 1 ， ± 2. （1）時(shí)，光會加強(qiáng)。式中為單色光波長， k 是明條紋級數(shù)。衍射后的光波經(jīng)透鏡會聚后，在焦平面上將形成分隔得較遠(yuǎn)的一系列對稱分布的明條紋，如圖 2 所示。 如果人射光波中包含有幾種不同波長的復(fù)色光，則經(jīng)光柵衍射后，不同波長光的同一級（ k ）明條紋將按一定次序排列，形成彩色譜線，稱為該入射光源的衍射光譜。圖 3 是普 0通低壓汞燈的第一級衍射光譜。它每一級光譜中有四條特征譜線：紫色14358 A ；綠色 0 0 A ；黃色兩條 35770 A 和45791 A 。 3.光柵常數(shù)與汞燈特征譜線波長的測量 由方程（1）可知，若光垂直入射到光

3、柵上，而第一級光譜中波長1 已知，則測出它相應(yīng)的衍射角為 1 ，就可算出光柵常數(shù) d；反之，若光柵常數(shù)已知，則可由式（1）測出光源發(fā)射的各特征譜線的波長 i 。 角的測量可由分光計(jì)進(jìn)行。 4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 a.分光計(jì)調(diào)整與汞燈衍射光譜觀察 （1）調(diào)整好分光計(jì)。 （2）將光柵按圖 4 所示位置放于載物臺上。通過調(diào)平螺絲 a 1 或 a 3 使光柵平面與平行光管光軸垂直。然后放開望遠(yuǎn)鏡制動螺絲，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡觀察汞燈衍射光譜，中央（ K 0 ）零級為白色，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至左、右兩邊時(shí)，均可看到分立的四條彩色譜線。若發(fā)現(xiàn)左、右兩邊光譜線不在同一水平線上時(shí)，可通過調(diào)平螺絲 a 2 ，使兩邊譜線處于同一水平線上。 （3）調(diào)節(jié)平行光管狹縫寬度