分光計(jì)的調(diào)整及光柵衍射試驗(yàn)

d（sind（sin中土sini）=m九（1）、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：分光計(jì)的調(diào)整與光柵常數(shù)的測(cè)量二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模悍止庥?jì)的調(diào)整與使用、衍射光柵測(cè)定光柵常數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理：光柵上的刻痕起著不透光的作用，當(dāng)一束單色光垂直照射在光柵上時(shí)，各狹縫的光線因衍射而向各方向傳播，經(jīng)透鏡會(huì)聚相互產(chǎn)生干涉，并在透鏡的焦平面上形成一系列明暗條紋。如圖1所示，設(shè)光柵常數(shù)d=AB的光柵G，有一束平行光與光柵的法線成i角的方向，入射到光柵上產(chǎn)生衍射。從B點(diǎn)作BC垂直于入射光CA，再作BD垂直于衍射光AD，AD與光柵法線所成的夾角為中。如果在這方向上由于光振動(dòng)的加強(qiáng)而在F處產(chǎn)生了一個(gè)明條紋，其光程差CA+AD必等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即：式中，入為入射光的波長(zhǎng)。當(dāng)入射光和衍射光都在光柵法線同側(cè)時(shí)，（1）式括號(hào)內(nèi)取正號(hào)，在光柵法線兩側(cè)時(shí)，（1）式括號(hào)內(nèi)取負(fù)號(hào)。如果入射光垂直入射到光柵上，即i=0，則（1）式變成：dsin①=m九 （2）m這里，m=0，±1，±2，±3,…，m為衍射級(jí)次，9m第m級(jí)譜線的衍射角。圖3光柵衍射光譜圖圖3光柵衍射光譜四、實(shí)驗(yàn)儀器：1、分光計(jì)分光計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖圖4JJY型分光計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖1-平行光管狹縫鎖緊螺釘；2-平行光管狹縫裝置；3-平行光管狹縫調(diào)節(jié)螺釘；4-平行光管傾斜度調(diào)節(jié)螺釘；5-平行光管水平方向調(diào)節(jié)螺釘；6-平行光管，7-載物臺(tái)鎖緊螺釘；8-載物臺(tái)；9-載物臺(tái)調(diào)平螺釘；10-望遠(yuǎn)鏡；11-望遠(yuǎn)鏡目鏡鎖緊螺釘；12-望遠(yuǎn)鏡目鏡調(diào)焦螺旋；13-小電珠；14-望遠(yuǎn)鏡傾斜度調(diào)節(jié)螺釘；15-望遠(yuǎn)鏡水平方向調(diào)節(jié)螺釘（背面）；16-游標(biāo)盤(pán)；17-轉(zhuǎn)座水平方向微調(diào)螺釘（背面）；18-游標(biāo)；19-刻度盤(pán)；20-底座；21-轉(zhuǎn)座與刻度盤(pán)鎖定螺釘；22-轉(zhuǎn)座；23-望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘（背面）；24-游標(biāo)盤(pán)微動(dòng)螺釘；25-游標(biāo)盤(pán)止動(dòng)螺釘刻度施（a） t,b）圖5分光計(jì)的讀數(shù)盤(pán)刻度盤(pán)為334030’稍多一點(diǎn)，游標(biāo)盤(pán)上的第17格恰好與刻度盤(pán)上的刻度對(duì)齊，因此讀數(shù)為334030’+17’=334047’。2、光柵衍射光柵是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散的光學(xué)元件，實(shí)驗(yàn)中所用透射光柵是用金剛石

刻刀在平面玻璃上刻許多平行線制成的，被刻劃的線是光柵中不透光的間隙，一般每毫米約250-600條線。如前所述，光柵上有許多平行的，等距離的刻線。在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使光柵刻線與分光計(jì)主軸平行。如果光柵刻線不平行于分光計(jì)主軸，將會(huì)發(fā)現(xiàn)衍射光譜是傾斜的并且傾斜方向垂直于光柵刻痕的方向不平行于分光計(jì)方向，但譜線本身仍平行于狹縫。顯然這會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。通過(guò)調(diào)整小平臺(tái)，可使光柵刻痕平行于分光計(jì)主軸。為調(diào)節(jié)方便,放置光柵時(shí)應(yīng)使光柵平面垂直于小平臺(tái)的兩個(gè)調(diào)水平螺釘?shù)倪B線。3、水銀燈水銀燈譜線的波長(zhǎng)水銀燈譜線的波長(zhǎng)顏色紫綠黃紅波長(zhǎng)/nm404.7407.8410.8433.9434.8435.8491.6546.1577.0579.1607.3612.3623.4690.7水銀燈光譜圖-魂 -L極 。級(jí) 1級(jí) 2級(jí)汞燈的多級(jí)衍射光譜3.使用水銀燈注意事項(xiàng)1）水銀燈在使用中必須與扼流圈串接，不能直接接220V電源，否則要燒毀。2）水銀燈在使用過(guò)程中不要頻繁啟閉，否則會(huì)降低其壽命。3）水銀燈的紫外線很強(qiáng)，不可直視。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：粗調(diào)分光計(jì)（1）調(diào)平望遠(yuǎn)鏡和平行光管，三垂直—－望遠(yuǎn)鏡軸線、載物平臺(tái)、平行光管軸線分別垂直于中心轉(zhuǎn)軸。（2）調(diào)焦目鏡，通過(guò)目鏡能清晰地看到分劃板上鉛直清晰的叉絲刻線和十字光標(biāo)，粗調(diào)平行光管物鏡，調(diào)出清晰豎直的狹縫像。（3）載物臺(tái)放上平面反射鏡（放法如圖6所示），觀察綠十字像（注意觀察狹縫像“尾巴”），并調(diào)節(jié)物鏡使之清晰豎直。

2.細(xì)調(diào)分光計(jì)(1)各半調(diào)節(jié)法，調(diào)節(jié)a1(a2)和螺釘14,使綠十字像調(diào)到oo′線上，載物盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)1800調(diào)節(jié)使綠十字像到oo'線上；重復(fù)上述過(guò)程。圖6平面鏡放法(2)轉(zhuǎn)動(dòng)平面鏡900，調(diào)節(jié)a3使綠十字像到oo'圖6平面鏡放法(3)平行光管細(xì)調(diào)，調(diào)節(jié)狹縫像清晰、鉛直，寬度為1mm左右。3.光柵的調(diào)節(jié):與平面鏡放法一樣，調(diào)節(jié)光柵平面與入射光垂直。4測(cè)量汞光譜線第一級(jí)(k=1)的衍射角:將望遠(yuǎn)鏡分別位置1和位置2,使分劃板上的叉絲豎線對(duì)準(zhǔn)該譜線,讀出左、右游標(biāo)讀數(shù)，記入下表，然后根據(jù)公式(2)計(jì)算它們的衍射角。六、數(shù)據(jù)處理衍射光譜級(jí)次m左側(cè)衍射光方位Pt左右側(cè)衍射光方位中右右2P=p-pm 左 右pm1212°28’32°18’180°2,90°04,2231°12’51°16,179°58,89°59,-1273°44’93°43,180°1,90°-2294°18’114°22,179°58,89°59,衍射角0=90°02′ 0=89°59'用人=546.07nm的數(shù)據(jù)求d；dsin①二m九m光柵常量d=k入/sin①m=1092.6nm=1.0926umAp二一印2Ap二一印2+「Jm222180=2.057x10-4radA1/1、AAd=X'(^―)2+