透射光柵特性的研究

1、透射光柵特性的研究一、 實(shí)驗(yàn)的意義光柵是利用單縫衍射和多縫干涉原理使光波發(fā)生色散的光學(xué)元件，由大量相互平行、等寬、等間距的狹縫或刻痕所組成。衍射光柵簡(jiǎn)稱為光柵，一般具有較大的色散率和較高的分辨本領(lǐng)，故已被廣泛地裝配在各種光譜儀器中?，F(xiàn)代高科技可制成每厘米有上萬(wàn)條狹縫的光柵，它不僅適用于分析可見(jiàn)光成分，還能用于紅外和紫外光，常被用來(lái)精確地測(cè)定光波波長(zhǎng)及進(jìn)行光譜分析。光在傳播過(guò)程中的衍射和散射等物理現(xiàn)象以及光的反射和折射等都與角度有關(guān)，一些光學(xué)量如折射率、波長(zhǎng)、衍射條紋的極大和極小位置等都可以通過(guò)測(cè)量有關(guān)的角度去確定。因此，在光學(xué)技術(shù)中，精確測(cè)量光線偏折的角度具有十分重要的意義。分光計(jì)又稱光學(xué)測(cè)角

2、儀，是一種用于角度精確測(cè)量的典型光學(xué)儀器，常用來(lái)測(cè)量光波波長(zhǎng)、折射率、色散率和觀測(cè)光譜等，在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用非常廣泛。分光計(jì)的基本光學(xué)結(jié)構(gòu)是許多光學(xué)儀器（如棱鏡光譜儀、光柵光譜儀、單色儀等）的基礎(chǔ)，調(diào)整分光計(jì)的思想、方法和技巧在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有一定的代表性，因而學(xué)會(huì)分光計(jì)的調(diào)整和使用有助于掌握更復(fù)雜的光學(xué)儀器。二、 實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)1 分光計(jì) (1) 分光計(jì)的結(jié)構(gòu)： 分光計(jì)主要由個(gè)部分組成，即底座、望遠(yuǎn)鏡、載物平臺(tái)、準(zhǔn)直管和讀數(shù)盤，外形如圖1所示圖11狹縫寬度調(diào)節(jié)螺絲 2狹縫套筒緊固螺絲 3準(zhǔn)直管 4夾持架5載物平臺(tái) 6望遠(yuǎn)鏡筒 7目鏡套筒緊固螺絲 8目鏡視度調(diào)節(jié)手輪9阿貝目鏡照明燈 10望遠(yuǎn)鏡主軸

3、水平調(diào)節(jié)螺絲11載物平臺(tái)鎖緊螺絲 12度盤 13望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲14望遠(yuǎn)鏡與度盤固定螺絲15望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺絲16底盤17游標(biāo)微調(diào)螺絲18游標(biāo)盤止動(dòng)螺絲19載物平臺(tái)水平調(diào)節(jié)螺絲20準(zhǔn)直管主軸水平調(diào)節(jié)螺絲底座它是分光計(jì)的基座。中心軸線是分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸，望遠(yuǎn)鏡、載物平臺(tái)和讀數(shù)盤可繞中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)直管裝在一個(gè)底腳的立柱上。自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡圖2(a)為望遠(yuǎn)鏡示意圖它由自準(zhǔn)目鏡、全反射直角棱鏡、分劃板(十字叉絲)，物鏡組成。常用的自準(zhǔn)目鏡有高斯式目鏡和阿貝式目鏡，實(shí)驗(yàn)室的分光計(jì)大多采用阿貝目鏡，就是在目鏡和分劃板之間裝有全反射直角棱鏡，直角棱鏡上刻有“十”字，從目鏡觀察，叉絲的一小部分被直角棱鏡擋住，呈現(xiàn)它的陰影

4、。 （） （） 圖2目鏡筒套在安裝分劃板的套筒內(nèi)。調(diào)節(jié)圖1中所示的手輪可改變目鏡和分劃板的距離。分劃板套筒又套在物鏡筒內(nèi)，前后移動(dòng)分劃板套筒，可改變目鏡和分劃板相對(duì)于物鏡的距離若在物鏡前放平面鏡，使平面鏡鏡面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直,且分劃板位于物鏡焦平面上時(shí),則焦平面(分劃板)上發(fā)出的光(綠十字)經(jīng)物鏡后成平行光射于平面鏡，由平面鏡反射經(jīng)物鏡后在焦平面(分劃板)上形成綠十字反射像，如圖2()所示。望遠(yuǎn)鏡的傾斜度可用螺絲10調(diào)節(jié)，通過(guò)螺絲14使望遠(yuǎn)鏡與刻度盤相連。松開(kāi)螺絲5，望遠(yuǎn)鏡可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)螺絲13能使望遠(yuǎn)鏡在小范圍內(nèi)微動(dòng)載物平臺(tái)載物平臺(tái)套在儀器轉(zhuǎn)軸上，是用來(lái)放置待測(cè)物體的平臺(tái)下面的3個(gè)螺絲19

5、用來(lái)調(diào)節(jié)平臺(tái)的傾斜度松開(kāi)螺絲11，平臺(tái)可單獨(dú)繞軸旋轉(zhuǎn)或沿轉(zhuǎn)軸降擰緊螺絲11，載物平臺(tái)與游標(biāo)盤相連松開(kāi)螺絲18，載物平臺(tái)和游標(biāo)盤一起繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)擰緊螺絲18微調(diào)螺絲17可使載物平臺(tái)和游標(biāo)盤同時(shí)微動(dòng) 讀數(shù)圓盤由可繞儀器公共軸轉(zhuǎn)動(dòng)的刻度盤和游標(biāo)盤組成。度盤上刻有720等分刻線，格值為30分。在游標(biāo)盤對(duì)稱方向設(shè)有兩個(gè)角游標(biāo)。這是因?yàn)樽x數(shù)時(shí)，要讀出兩個(gè)游標(biāo)處的讀數(shù)值，然后取平均值，這樣可消除刻度盤和游標(biāo)盤的圓心與儀器主軸的軸心不重合所引起的偏心誤差。讀數(shù)方法與游標(biāo)卡尺相似，這里讀出的是角度。讀數(shù)時(shí)，以角游標(biāo)零線為準(zhǔn)，讀出刻度盤上的度值，再找游標(biāo)上與刻度盤上剛好重合的刻線為所求之分值。如果游標(biāo)零線落在半度刻

6、線之外，則讀數(shù)應(yīng)加上30。 圖3 分光計(jì)的讀數(shù)示例 為了消除分光計(jì)的刻度盤中心與儀器轉(zhuǎn)軸不重合而產(chǎn)生的偏心誤差，在刻度盤直徑的兩端對(duì)稱地設(shè)置兩個(gè)讀數(shù)光標(biāo)盤。圖3中，大圓周表示刻度盤，其圓心為O，儀器轉(zhuǎn)軸的軸心為O，若望遠(yuǎn)鏡帶動(dòng)光標(biāo)盤(或刻度盤)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，則由一端測(cè)得的數(shù)值為：1(1<)，另一端得的數(shù)2(2>)。如以1(或2)表示轉(zhuǎn)過(guò)的角度，就存在著偏心誤差。但是，根據(jù)圓內(nèi)角定理可知：  =(1+2)/2 (1)為了測(cè)定望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)的角度，應(yīng)在望遠(yuǎn)鏡的初始位置記錄下兩光標(biāo)上的讀數(shù)N1和N2，再記下望遠(yuǎn)鏡在末位置時(shí)的讀數(shù)N1 和N2 ,根據(jù)讀數(shù)的變化規(guī)律計(jì)算出轉(zhuǎn)角。如沿讀數(shù)

7、增加的方向由N變到N，則： (2)若轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)光標(biāo)零線越過(guò)了主盤上的360°刻線，則應(yīng)在N上加360°。(2)分光計(jì)的調(diào)整原理和方法調(diào)整分光計(jì)，最后要達(dá)到下列要求：a平行光管發(fā)出平行光；b望遠(yuǎn)鏡對(duì)平行光聚焦(即接收平行光)；c望遠(yuǎn)鏡、平行光管的光軸垂直儀器公共軸。分光計(jì)調(diào)整的關(guān)鍵是調(diào)好望遠(yuǎn)鏡，其他的調(diào)整可以以望遠(yuǎn)鏡為標(biāo)準(zhǔn)。1)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡目鏡調(diào)焦這是為了使眼睛通過(guò)目鏡能清楚的看到圖4所示分劃板上的刻線。調(diào)焦方法是把目鏡調(diào)焦手輪輕輕旋出，或旋進(jìn)，從目鏡中觀看，直到分劃板刻線清晰為止。調(diào)望遠(yuǎn)鏡對(duì)平行光聚焦 這是要將分劃板調(diào)到物鏡焦平面上，調(diào)整方法是：(a)把目鏡照明，將雙面平面鏡放到

8、載物臺(tái)上。為了便于調(diào)節(jié)，平面鏡與載物臺(tái)下三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘?shù)南鄬?duì)位置如圖5。(b)粗調(diào)望遠(yuǎn)鏡光軸與鏡面垂直用眼睛估測(cè)一下，把望遠(yuǎn)鏡調(diào)成水平，再調(diào)載物臺(tái)螺釘，使鏡面大致與望遠(yuǎn)鏡垂直。 (c)觀察與調(diào)節(jié)鏡面反射像固定望遠(yuǎn)鏡，雙手轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤，于是載物臺(tái)跟著一起轉(zhuǎn) 動(dòng)。轉(zhuǎn)到平面鏡正好對(duì)著望遠(yuǎn)鏡時(shí)，在目鏡中應(yīng)看到一個(gè)綠色亮十字隨著鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)圖4 從目鏡中看到的分劃板 圖5 載物臺(tái)上雙面鏡放置的俯視圖而動(dòng)，這就是鏡面反射像。如果像有些模糊，只要沿軸向移動(dòng)目鏡筒，直到像清晰，再旋緊螺釘，則望遠(yuǎn)鏡已對(duì)平行光聚焦。 調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器主軸當(dāng)鏡面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直時(shí)，它的反射像應(yīng)落在目鏡分劃板上與下方十字窗對(duì)稱的上十字

9、線中心，見(jiàn)圖3平面鏡繞軸轉(zhuǎn)180°后，如果另一鏡面的反射像也落在此處，這表明鏡面平行儀器主軸。當(dāng)然，此時(shí)與鏡面垂直的望遠(yuǎn)鏡光軸也垂直儀器主軸。在調(diào)整過(guò)程中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象的原因。(a)載物臺(tái)傾角沒(méi)調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整假設(shè)望遠(yuǎn)鏡光軸已垂直儀器主軸，但載物臺(tái)傾角沒(méi)調(diào)好，見(jiàn)圖6平面鏡面反射光偏上，載物臺(tái)轉(zhuǎn)180°后，面反射光偏下，在目鏡中看到的現(xiàn)象是面反射像在面反射像的上方。顯然，調(diào)整方法是把面像(或面像)向上(向下)調(diào)到兩像點(diǎn)距離的一半，使 (b)望遠(yuǎn)鏡光軸沒(méi)調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整鏡面和的像落在分劃板上同一高度。( b)望遠(yuǎn)鏡光軸沒(méi)調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整 圖6 載物臺(tái)傾角沒(méi)有調(diào)好點(diǎn)表現(xiàn) 假設(shè)載物

10、臺(tái)已調(diào)好，但望遠(yuǎn)鏡光軸不垂直儀器主軸，見(jiàn)圖7在圖(a)中，無(wú)論平面鏡面還是面，反射光都偏上，反射像落在分劃板上十字線的上方。在圖(b)中，鏡面反射光都偏下，反射像像落在上十字線的下方。顯然，調(diào)整方法是只要調(diào)整望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)切螺釘(12)，把像調(diào)到上十字線上即可，見(jiàn)圖(c)。(c)載物臺(tái)和望遠(yuǎn)鏡光軸都沒(méi)調(diào)好的表現(xiàn)和調(diào)整方法表現(xiàn)是兩鏡面反射像一上一下。先調(diào)載物臺(tái)螺釘，使兩鏡面反射像像點(diǎn)等高(但像點(diǎn)沒(méi)落在上十字線上)，再把像調(diào)到上十字線上，見(jiàn)圖7(c)。圖7望遠(yuǎn)鏡光軸沒(méi)調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整原理2)調(diào)整平行光管發(fā)出平行光并垂直儀器主軸將被照明的狹縫調(diào)到平行光管物鏡焦平面上，物鏡將出射平行光。調(diào)整方法是：取下

11、平面鏡和目鏡照明光源，狹縫對(duì)準(zhǔn)前方水銀燈光源，使望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向平行光管方向，在目鏡中觀察狹縫像，沿軸向移動(dòng)狹縫筒，直到像清晰。這表明光管已發(fā)出平行光。再將狹縫轉(zhuǎn)向橫向，調(diào)螺釘(25)，將像調(diào)到中心橫線上，見(jiàn)圖8(a)。這表明平行光管光軸已與望遠(yuǎn)鏡光軸共線，所以也垂直儀器主軸。螺釘(25)不能再動(dòng)。再將狹縫調(diào)成垂直，鎖緊螺釘，見(jiàn)圖8(b) 圖8平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸共線 2 光柵 (1)光柵簡(jiǎn)介 光柵是能等寬等間隔地分割入射波前的、具有空間周期性結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件。常作為色散元件來(lái)分離不同波長(zhǎng)的譜線。光柵分透射光柵和反射光柵兩類。若以單色平行光垂直照射在光柵面上（圖9）,則光束經(jīng)光柵各縫衍射后將在透鏡

12、的焦平面上疊加，形成一系列間距不同的明條紋（稱光譜線）。 圖9 光柵光譜示意圖 圖10 光柵常數(shù)示意圖根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射理論，衍射光譜中明條紋所對(duì)應(yīng)的衍射角應(yīng)滿足下列條件： (3)式中d=a+b稱為光柵常數(shù)（a為狹縫寬度，b為刻痕寬度，參見(jiàn)圖10）,k為光譜線的級(jí)數(shù)，為k級(jí)明條紋的衍射角，是入射光波長(zhǎng)。該式稱為光柵方程。(2)分光計(jì)測(cè)光譜計(jì)算出所用光柵常數(shù)后，將望遠(yuǎn)鏡返回鈉燈的零級(jí)亮紋處，保持不動(dòng)。關(guān)斷鈉燈待冷卻后，換上并點(diǎn)亮汞燈。這時(shí)望遠(yuǎn)鏡觀察到的即是汞燈的零級(jí)亮紋，記下角度位置。再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡依次觀察各級(jí)次亮紋，一一記錄角度位置。因汞燈為復(fù)合光，由光柵方程知，對(duì)給定光柵常數(shù)的光柵，只有在k=0

13、即=0時(shí)，該復(fù)合光所包含的各種波長(zhǎng)的中央主極大會(huì)重合，形成明亮的中央亮紋；對(duì)k的其他值，各種波長(zhǎng)的主極大都不重合。不同波長(zhǎng)的細(xì)銳亮線出現(xiàn)在衍射角不同的方法，由此而形成的光譜成為光柵光譜，級(jí)次k相同的各種波長(zhǎng)的亮紋在零級(jí)亮紋的兩邊按短波到長(zhǎng)波的次序?qū)ΨQ排列形成光譜，k=1為一級(jí)光譜，k=2為二級(jí)光譜各種波長(zhǎng)的亮紋稱為光譜線。圖11即為低壓汞燈的衍射光柵光譜示意圖。圖11 低壓汞燈衍射光譜示意圖(3)測(cè)定光柵常數(shù)的原理光柵常數(shù)決定了光柵的基本性質(zhì)，是光柵的重要參數(shù)之一。以汞燈為光源，已知綠光波長(zhǎng)=0.54607um，測(cè)量k=+1和-1 時(shí)的綠光衍射角，利用式，求得光柵常數(shù)d。方法是轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡找到左

14、側(cè)第一級(jí)綠譜線，記下游標(biāo)所在位置（左游標(biāo)讀數(shù)）和（右游標(biāo)讀數(shù)）。再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡找到右側(cè)第一級(jí)綠譜線，記下游標(biāo)所在位置（左游標(biāo)讀數(shù)）和（右游標(biāo)讀數(shù)）。但應(yīng)注意：測(cè)量過(guò)程必須保持光柵平面與平行光管的光軸垂直，即入射角為零，否則上式不適用。衍射角的計(jì)算式為： (4)（4）測(cè)量光柵的角色散的原理用鈉燈或汞燈為光源，測(cè)量其1級(jí)和2級(jí)光譜中二黃線的衍射角，二黃線的波長(zhǎng)差，對(duì)鈉光譜為0.597nm,對(duì)汞光譜為2.06nm,結(jié)合測(cè)得的衍射角之差,求角色散D=/。將光柵方程（3）式對(duì)微分，可得光柵的角色散為D=d /d=k/dcos （5）角色散是光柵、棱鏡等分光元件的重要參數(shù)，它表示單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)兩單色譜線之間

15、的角距離。由式（5）可知，如果衍射時(shí)衍射角不大，則cos近乎不變，光譜的角色散幾乎與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，即光譜隨波長(zhǎng)的分布比較均勻，這和棱鏡的不均勻色散有明顯的不同。三、 透射光柵特性的研究1.研究方法及步驟(1)分光計(jì)的調(diào)節(jié) 按照實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論中介紹的方法調(diào)節(jié)分光計(jì)，即望遠(yuǎn)鏡適應(yīng)平行光（對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)焦距）；望遠(yuǎn)鏡、準(zhǔn)直管主軸均垂直儀器主軸；準(zhǔn)直管發(fā)出平行光。(2)光柵位置的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)光柵平面與分光計(jì)轉(zhuǎn)軸平行，且光柵面垂直于準(zhǔn)直管 圖12 光柵放置示意圖 先把望遠(yuǎn)鏡叉絲對(duì)準(zhǔn)狹縫，再將平面光柵按圖12置于載物臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，并調(diào)節(jié)螺絲a或b，直到望遠(yuǎn)鏡中從光柵面反射回來(lái)的綠十字像與目鏡中的調(diào)整叉絲重合，至此光柵

16、平面與分光計(jì)轉(zhuǎn)軸平行，且垂直于準(zhǔn)直管、固定載物臺(tái)。調(diào)節(jié)光柵刻痕與轉(zhuǎn)軸平行轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，觀察光柵光譜線，調(diào)節(jié)栽物臺(tái)螺絲c，使從望遠(yuǎn)鏡中看到的叉絲交點(diǎn)始終處在各譜線的同一高度。調(diào)好后，再檢查光柵平面是否仍保持與轉(zhuǎn)軸平行，如果有了改變，就要反復(fù)多調(diào)幾次，直到兩個(gè)要求都滿足為止。 (3)測(cè)定光柵常數(shù)d用望遠(yuǎn)鏡觀察各條譜線，然后測(cè)量相應(yīng)于級(jí)的汞燈光譜中的綠線（綠線的波長(zhǎng))的衍射角，重復(fù)測(cè)3次后取平均值，代入式（3）求出光柵常數(shù)d。(4)測(cè)量光柵的角色散用汞燈為光源，測(cè)量其1級(jí)和2級(jí)光譜中雙黃線的衍射角，雙黃線的波長(zhǎng)差為2.06nm，結(jié)合測(cè)得的衍射角之差，用式（5）求出角色散D。 2.原始數(shù)據(jù)記錄 表1 1

17、號(hào)光柵顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11337°03333°04333°03333°04332°00331°55右12157°03153°04153°04153°04152°00151°55K=-1左11 7°30 11°37 11°37 11°37 12°45 12°50右12187°30191°36191°36191°36192°45192°

18、;50K=+2左21320°42311°14311°14311°14308°25308°15右22140°40131°13131°13131°13128°25128°15K=-2左21 24°12 33°58 33°58 33°58 37°01 37°11右22204°12213°57213°57213°57 37°01217°111 15°14

19、19°17 19°17 19°17 20°23 20°282 31°45 41°22 41°22 41°22 44°18 44°28注：表2 2號(hào)光柵譜線顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11337°00333°02333°02333°02331°54331°40右12157°00153°01153°01153°01151°54151°40K=-1左11 7

20、°21 11°19 11°19 11°19 12°24 12°30右12187°20191°18191°18191°18192°24192°30115°1019°0819°0819°0820°1520°25注：表3 3號(hào)光柵顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左1337°00333°00333°01333°00331°53331°47右2157

21、6;00153°00153°01153°00151°53151°47K=-1左1 7°22 11°19 11°19 11°19 12°26 12°30右2 7°23191°18191°18191°18192°26192°301 15°11 17°09 17°09 17°09 20°12 20°21注：表4 4號(hào)光柵顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11344

22、°44342°48342°48342°48342°16342°13右12164°43162°48162°48162°48162°16162°13K=-1左11359°47 1°40 1°40 1°40 2°13 2°16右12179°46181°40181°40181°40182°13182°161 7°32 7°32 7°32

23、 9°26 9°59 10°02注：表5 5號(hào)光柵顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11344°40342°46342°46342°46342°11342°07右12164°40162°46162°46162°46162°11162°07K=-1左11359°12 1°39 1°39 1°39 2°13 2°17右12179°11181°39181°

24、;39181°39182°13182°17K=+2左21336°59333°00333°00333°00331°48331°43右22156°58332°59332°59332°59153°48153°43K=-2左21 7°30 11°25 11°25 11°25 12°36 12°41右22187°30191°24191°24191°24192

25、°36192°41K=+3左31328°54322°34322°34322°34320°38320°29右32148°53142°34142°34142°34140°38192°41K=-3左31 15°27 21°50 21°50 21°50 23°41 23°51右32195°28201°50201°50201°50203°40203°

26、;501 7°16 9°27 9°27 9°27 10°01 20°052 15°15 19°12 19°12 19°12 20°24 20°293 23°17 29°38 29°38 29°38 31°13 31°41注：表6 6號(hào)光柵顏色紫光綠光黃光1黃光2 級(jí)數(shù)123k=+1左1359°36 1°30 1°29 1°30 2°00 2°02右2179&

27、#176;36181°30181°30181°30182°00182°02K=-1左1344°52342°55342°54342°55342°26342°24右2164°52162°52162°52162°52162°26162°241 7°23 9°23 9°23 9°23 9°47 9°49注：表7 7號(hào)光柵譜線顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左1135

28、9°45 1°44 1°45 1°44 2°13 2°15右12179°44181°43181°43181°43182°13182°15K=-1左11344°41342°44342°44342°44342°12342°10右12164°41162°44162°44162°44162°12162°10K=+2左21 7°26 11°25 1

29、1°25 11°25 12°31 12°38右22187°25191°26191°26191°26192°31192°38K=-2左21337°00333°03333°03333°03331°53331°46右22157°00153°03153°03153°03151°53151°461 7°32 9°30 9°30 9°30 10

30、76;01 10°032 15°12 19°11 19°10 19°11 20°19 20°21注：表8 8號(hào)光柵譜線顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11349°41169°04169°04169°04348°59348°59右12169°40349°04349°03349°04168°59168°59K=-1左11354°50355°30355°30355

31、6;30355°39355°39右12175°50175°30175°30175°30175°39175°39K=+2左21347°16346°00346°00346°00345°36345°37右22167°15166°00166°00166°00165°36165°37K=-2左21357°17358°30358°30358°30358°58v

32、358°59右22177°17178°30178°30178°30178°58178°591 2°353°133°123°13 3°20 3°202 5°016°156°156°15 6°41 6°42注：表9 9號(hào)光柵譜線顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11349°41349°03349°03349°03348°42348°42右12

33、169°41169°02169°02169°02168°42168°42K=-1左11354°46355°23355°23355°23355°34355°34右12174°46157°23157°23157°23157°34157°34K=+2左21347°12345°51345°51345°51345°32345°30右22167°12165&#

34、176;51165°51165°51165°32165°30K=-2左21357°19358°34358°34358°34358°57358°58右22177°18178°34178°34178°34178°57178°581 2°33 3°10 3°10 3°10 3°25 3°262 5°03 6°22 6°22 6°22 6

35、6;43 6°44注：表10 10號(hào)光柵譜線顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11354°45355°23355°23355°23355°35355°35右12174°45175°22175°22175°22175°35175°35K=-1左11349°42349°05349°05349°05348°49348°49右12169°42169°05169°05169&#

36、176;05168°49168°49K=+2左21357°18358°33358°33358°33358°54350°55右22177°18178°33178°33178°33178°54178°55K=-2左21347°11345°56345°56345°56345°31345°30右22167°11165°56165°56165°56165°3

37、1165°301 2°32 3°09 3°09 3°09 3°23 3°232 5°04 6°13 6°13 6°13 6°42 6°43注：表11 11號(hào)光柵譜線顏色紫光綠光黃光1黃光2級(jí)數(shù)123k=+1左11354°25355°00355°01355°00349°30349°30右12174°24175°00175°00175°00169°30169&#

38、176;30K=-1左11350°09349°38349°38349°38355°11355°11右12170°08169°68169°68169°68175°11175°111 2°08 2°41 2°41 2°41 2°21 2°21注：3.數(shù)據(jù)處理由公式（3），可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理. 綠線: (1)對(duì)1號(hào)光柵1= = =3.326umD1=157nm2= = =3.321umD2= =324nm3= = =3.

39、321umD3=451nm(2) 對(duì)2號(hào)光柵1= = =9.938umD1=0nm2= = =10.08umD2=029nm(3) 對(duì)3號(hào)光柵1= = =9.732umD1=0um2= = =10.03umD2=029nm(4) 對(duì)4號(hào)光柵1= = =1.85umD1=422nm(5) 對(duì)5號(hào)光柵1= = =3.41umD1=058nm2= = =3.24umD2=157nm(6) 對(duì)6號(hào)光柵1= = =9.89umD1=0nm2= = =9.85umD2=029nm(7) 對(duì)7號(hào)光柵1= = =1.67umD1=255nm(8) 對(duì)8號(hào)光柵1= = =11.66umD1 =0nm(9) 對(duì)9

40、號(hào)光柵1= = =1.653umD1=226nm2= = =1.658umD2= =451nm(10) 對(duì)10號(hào)光柵1= = =3.33umD1=127nm(11) 對(duì)11號(hào)光柵1= = =3.35umD1=058nm四、 結(jié)論 1. 把計(jì)算出的11個(gè)光柵的光柵常數(shù)和角色散結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出如下表格：表12 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表光柵編號(hào)d1/umD1 /nmd2/umD2/nmd3/umD3/nm1號(hào)光柵1.652261.664512號(hào)光柵1.672553號(hào)光柵1.854223.321573.324514號(hào)光柵3.331275號(hào)光柵3.331576號(hào)光柵3.350587號(hào)光柵3.410588號(hào)光柵9

41、.73010.030299號(hào)光柵9.8909.8502910號(hào)光柵9.94010.0802911號(hào)光柵11.660由上表可得出結(jié)論：光柵常數(shù)越小對(duì)應(yīng)的光柵的狹縫越窄，同樣長(zhǎng)的光柵狹縫的數(shù)目越多，則產(chǎn)生的亮紋條數(shù)越多、越細(xì)，光柵分辨本領(lǐng)就越高。增大縫數(shù)N可提高光柵的分辨本領(lǐng) 當(dāng)光譜級(jí)數(shù)k增加時(shí)，角色散率隨之增加。由光譜級(jí)數(shù)k增加時(shí)，譜線的“亮度減弱”這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可知光柵偏轉(zhuǎn)的角度也越大，它在衍射方向的投影也越少，因而光柵的有效孔徑也隨之越小，因此，光譜強(qiáng)度也相應(yīng)減弱。 光源一定時(shí)，對(duì)同一種單色光而言，光柵常數(shù)d越小，各級(jí)明條紋的衍射角越大，因而相鄰兩個(gè)明條紋分得越開(kāi)。角色散大表明光柵對(duì)入射光的

42、不同成分產(chǎn)生的角度偏移大，所以更能區(qū)分不同波長(zhǎng)，即不同顏色的光，所以辨色本領(lǐng)大。2.誤差分析：主觀誤差：在觀察譜線事，由于長(zhǎng)時(shí)間觀察會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，會(huì)造成一定的誤差； 調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，可能會(huì)有部分操作不夠規(guī)范，以至于沒(méi)有把分光計(jì)調(diào)到最理想的狀態(tài)?？陀^誤差：背景光的影響，也可能帶來(lái)一些誤差；儀器設(shè)計(jì)本身存在問(wèn)題。例如，刻度盤中心和儀器中心軸中心的偏心也可以引起誤差偏心差；還有一個(gè)不足之處，就是不知道光柵的參數(shù)，沒(méi)辦法將測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值比較。若有的話，我們會(huì)更容易找出誤差出自于何處，更好的完成實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn):1 楊述武 普通物理實(shí)驗(yàn)光學(xué)部分 高等教育出版社，2005年 2百度文庫(kù) 光柵衍射測(cè)量光的波長(zhǎng) 3中國(guó)知網(wǎng) 分光計(jì)的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)心得在最近的一段時(shí)間里，我在嚴(yán)老師的悉心指導(dǎo)下，從理論研究到動(dòng)手操作，學(xué)習(xí)到了很多東西，自身能力也得到了極大地提高。無(wú)論做任何事情，都要更加嚴(yán)格要求自己。這次實(shí)驗(yàn)的要求十分嚴(yán)格，與上學(xué)期明顯不同。記得上學(xué)期，做創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)時(shí)，只是把實(shí)驗(yàn)步驟寫好，按照步驟完成就行，很機(jī)械，完全不用思考。寫實(shí)驗(yàn)論文時(shí)，不是十分講究