汞光譜波長的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

汞光譜波長的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄實(shí)驗(yàn)背景與目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理 實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)原理汞光譜波長的測量實(shí)驗(yàn)背景與目的實(shí)驗(yàn)背景本實(shí)驗(yàn)利用光柵把汞原子發(fā)出的光線分解成原子衍射光譜。衍射光柵是攝譜儀、單色儀的重要元件之一。光柵衍射原理也是晶體X射線結(jié)構(gòu)分析、近代頻譜分析和光學(xué)信息處理理論的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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)與使用；3.測定光柵常量和汞原子光譜部分特征波長。實(shí)驗(yàn)原理（一）衍射光柵、光柵常數(shù)光柵由大量相互平行、等寬、等距的狹縫（或刻痕）構(gòu)成。原制光柵是用金剛石刻刀在精制的平行平面的光學(xué)玻璃上刻劃而成的?？毯厶?，光射到它上面向四處散射而透不過去，兩刻痕之間相當(dāng)于透光狹縫。光柵上若刻痕寬度為a，刻痕間距為b，則d=a+b稱為光柵常量，它是光柵基本參數(shù)之一。實(shí)驗(yàn)原理（二）光柵方程，光柵光譜根據(jù)夫瑯禾費(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。光衍射角φ滿足光柵方程dsinφ=kλ,k=0,±1,±2,…時(shí)，光會(huì)加強(qiáng)。式中，λ為單色光波長；k是明條紋級(jí)數(shù)。衍射后的光波經(jīng)透鏡會(huì)聚后，在焦平面上將形成分隔較遠(yuǎn)的一系列對(duì)稱分布的明條紋，如圖光柵常數(shù)d平行光束光柵a+b衍射角φφ實(shí)驗(yàn)原理（二）光柵方程，光柵光譜如果入射光波含幾種不同波長的復(fù)色光，則經(jīng)光柵衍射后，不同波長光的同一級(jí)（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。圖是其中待測量的普通低壓汞燈的第一級(jí)衍射光譜。它每一級(jí)光譜中有四條特征譜線：紫色λ紫=4358.3?，綠色λ綠=5460.7?，黃色兩條λ黃1=5769.6?和λ黃2=5790.7?。實(shí)驗(yàn)原理（三）光柵常量與汞燈特征譜線波長的測量若光垂直入射到光柵上，而第一級(jí)光譜中波長λ已知，則測出它相應(yīng)的衍射角為φ，就可以算出光柵常數(shù)d；反之，若光柵常數(shù)已知，則可得出光源發(fā)射的各特征譜線的波長λ。φ角的測量可由分光計(jì)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.分光計(jì)調(diào)整與汞燈衍射光譜觀察1）認(rèn)真調(diào)整好分光計(jì)；2）將光柵放于載物臺(tái)上。轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)，使光柵平面與平行光管的光軸垂直。轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡與平行光管的光軸在同一直線上，觀察中央明條紋（k=0），然后左右轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，可見分立中央明條紋兩側(cè)的待測譜線。若發(fā)現(xiàn)兩邊光譜線亮暗不均，說明光柵平面和平行光管的光軸沒有完全垂直。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)，觀察兩側(cè)光譜線直至兩側(cè)光譜線亮暗一致。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)節(jié)平臺(tái)下的調(diào)平螺絲，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，以能夠分辨出兩條緊靠的黃色譜線為準(zhǔn)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟2.汞光譜波長的測量1）將望遠(yuǎn)鏡向右（或左）一直移動(dòng)到第二級(jí)衍射譜線的第二根黃光開始測量，依次向左（或右）一直移動(dòng)直至所有譜線測完為止。將所測數(shù)據(jù)記錄于表2）根據(jù)光柵方程dsinφ=kλ計(jì)算出各譜線對(duì)應(yīng)的波長，并求出測量值與公認(rèn)值的百分誤差。

計(jì)算測得波長的平均值及其百分誤差。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟2.汞光譜波長的測量1）將望遠(yuǎn)鏡向右（或左）一直移動(dòng)到第二級(jí)衍射譜線的第二根黃光開始測量，依次向左（或右）一直移動(dòng)直至所有譜線測完為止。將所測數(shù)據(jù)記錄于表2）根據(jù)光柵方程dsinφ=kλ計(jì)算出各譜線對(duì)應(yīng)的波長，并求出測量值與公認(rèn)值的百分誤差。

計(jì)算測得波長的平均值及其百分誤差。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理實(shí)驗(yàn)感想大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)我們動(dòng)手能力的好機(jī)會(huì)。在汞光譜波長的測量實(shí)驗(yàn)中