光柵衍射和光波波長(zhǎng)的測(cè)定

光柵衍射和光波波長(zhǎng)的測(cè)定第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日光柵衍射和光波波長(zhǎng)的測(cè)定山東科技大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器儀器調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)處理注意事項(xiàng)第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

衍射光柵由大量等寬、等間距、平行排列的狹縫構(gòu)成。實(shí)際使用的光柵可以用刻劃、復(fù)制或全息照相的方法制作。衍射光柵一般可以分為兩類：用透射光工作的透射光柵和用反射光工作的反射光柵。本實(shí)驗(yàn)使用的是透射光柵。

根據(jù)多縫衍射的原理，復(fù)色光通過衍射光柵后會(huì)形成按波長(zhǎng)順序排列的譜線，稱為光柵光譜，所以光柵和棱鏡一樣是一種重要的分光光學(xué)元件。在精確測(cè)量波長(zhǎng)和對(duì)物質(zhì)進(jìn)行光譜分析中普遍使用的單色儀、攝譜儀就常用衍射光柵構(gòu)成色散系統(tǒng)。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察光通過光柵后的衍射現(xiàn)象；2、進(jìn)一步熟悉分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用；3、測(cè)定鈉黃光的平均波長(zhǎng)。第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)儀器傾斜螺絲照明燈泡目鏡緊固目鏡調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡平面鏡平面鏡刻度盤游標(biāo)盤物臺(tái)調(diào)平載物臺(tái)底座平行光管分光計(jì)主軸望遠(yuǎn)鏡光軸狹縫套筒鎖固高低調(diào)節(jié)螺絲狹縫寬度調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)用到的實(shí)驗(yàn)儀器有：鈉光燈、分光計(jì)、平面鏡及衍射光柵。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日注意事項(xiàng)不能用手觸摸各光學(xué)元件！光柵是精密光學(xué)元件，嚴(yán)禁用手觸摸光柵平面，以免損壞。用完后請(qǐng)立即上交。光學(xué)儀器的調(diào)節(jié)動(dòng)作要輕，鎖緊螺釘也是指鎖住即可，不要用力過大，以免損壞器件。轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，都是指游標(biāo)盤帶動(dòng)載物臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如需轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡要拿住望遠(yuǎn)鏡支架轉(zhuǎn)動(dòng)。切忌握住目鏡和目鏡調(diào)節(jié)螺絲轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡。

調(diào)節(jié)平行光管時(shí)再開鈉光燈，打開后就不要再頻繁開關(guān)。若因某種原因突然斷電時(shí)，需待燈管冷卻后再重新開啟。第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)原理單色光垂直照射光柵：光柵方程其中d為光柵常數(shù)，d=a+b，本實(shí)驗(yàn)中d=mm（每毫米有300條刻痕）。第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日一級(jí)明條紋一級(jí)明條紋中央明條紋實(shí)際的測(cè)量是對(duì)已知干涉級(jí)次衍射條紋的衍射角φ的精確測(cè)量。利用分光計(jì)可觀察到各級(jí)衍射條紋（本實(shí)驗(yàn)中，用分光計(jì)測(cè)量單色光已知衍射級(jí)次的衍射角，實(shí)際能觀察到三級(jí)衍射條紋）。平行光（復(fù)色）平行光管載物臺(tái)望遠(yuǎn)鏡第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日儀器調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)步驟：調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦無窮遠(yuǎn)望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)主軸垂直載物平臺(tái)與分光計(jì)主軸垂直目測(cè)粗調(diào)平行光管出射平行光與望遠(yuǎn)鏡共軸第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)步驟：1、目測(cè)粗調(diào)松開望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺絲鎖緊望遠(yuǎn)鏡與刻度盤聯(lián)動(dòng)螺絲松開游標(biāo)盤止動(dòng)螺絲鎖緊載物臺(tái)鎖緊螺絲調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡高低調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的傾斜螺絲和載物平臺(tái)下的三個(gè)物臺(tái)調(diào)平螺絲，使望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)基本水平。1.將平面鏡按下圖所示放在載物臺(tái)上，視場(chǎng)中能看到十字光標(biāo)經(jīng)平面鏡反射回來的綠色十字像。2.將載物臺(tái)轉(zhuǎn)過180o，視場(chǎng)中仍能看到該十字像。調(diào)節(jié)要求：調(diào)節(jié)方法：abc第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日粗調(diào)找不到反射像的解決辦法：粗調(diào)后還是觀察不到反射像，將載物臺(tái)轉(zhuǎn)一個(gè)小角度，觀察平面鏡里的綠色十字的虛像的位置，然后調(diào)節(jié)螺絲a或b，以及望遠(yuǎn)鏡的傾斜螺絲，直至最后通過望遠(yuǎn)鏡能同時(shí)觀察的兩個(gè)反射十字像。第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日2.調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦無窮遠(yuǎn)第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日1.目鏡調(diào)焦：其目的是使眼睛通過目鏡能清晰地看到分劃板上的叉絲刻線。方法：轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)節(jié)螺絲。2.物鏡調(diào)焦：其目的是將分劃板上十字光標(biāo)調(diào)整到焦平面上，即望遠(yuǎn)鏡對(duì)無窮遠(yuǎn)聚焦。方法：前后移動(dòng)目鏡套筒，使綠十字光標(biāo)成像清晰。調(diào)節(jié)步驟：第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日3.望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)主軸垂直調(diào)節(jié)步驟：1.用各半法調(diào)節(jié)螺絲a、b和望遠(yuǎn)鏡的傾斜螺絲，使十字光標(biāo)通過平面鏡成的像與分劃板的上十字線重合。2.使載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)180o，再次使用各半法重復(fù)1。3.反復(fù)調(diào)節(jié)，直至平面鏡的任一面都能使十字光標(biāo)像調(diào)節(jié)到位。至此以后，不再碰動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的傾斜螺絲。第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日4.載物平臺(tái)與分光計(jì)主軸垂直2.調(diào)節(jié)螺絲c使十字光標(biāo)通過平面鏡成的像與分劃板的上十字線重合。1.將平面鏡做如右圖所示調(diào)整。abc調(diào)節(jié)步驟：abc第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日5.平行光管出射平行光與望遠(yuǎn)鏡共軸調(diào)節(jié)步驟：1、取走反射鏡，將已調(diào)節(jié)好的望遠(yuǎn)鏡正對(duì)著平行光管，打開鈉光燈，照亮狹縫。2、松開狹縫套筒鎖緊螺絲，調(diào)節(jié)套筒前后位置，使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中能看到清晰的狹縫像（黃色），調(diào)節(jié)狹縫寬度，使縫寬約為1mm，如圖1。3、轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫，調(diào)節(jié)高低和水平調(diào)節(jié)螺絲，使狹縫像與分劃板中間水平叉絲重合。再把狹縫轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)，保持狹縫像清晰且與分劃板中央豎直準(zhǔn)線重合。如圖2、3。

4、鎖住狹縫鎖緊螺絲。圖1圖2圖3第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日6.測(cè)鈉黃光的平均波長(zhǎng)光柵放置要求：入射光垂直照射光柵；光柵刻痕與分光計(jì)主軸平行。調(diào)節(jié)步驟：望遠(yuǎn)鏡已調(diào)好，千萬不要再動(dòng)；只調(diào)節(jié)螺絲a或b，使光柵反回的亮十字與分劃板上方十字線及中央明條紋重合，這時(shí)鎖緊游標(biāo)盤止動(dòng)螺絲和望遠(yuǎn)鏡與刻度盤聯(lián)動(dòng)螺絲（老左新右）。1.調(diào)節(jié)光柵平面平行于分光計(jì)主軸并垂直于平行光管。2.調(diào)節(jié)光柵刻痕平行于分光計(jì)主軸。調(diào)節(jié)螺絲c，至望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，中央明紋兩側(cè)的各級(jí)譜線的高度相同。第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日分別測(cè)出：k=各級(jí)光譜的位置，并將結(jié)果填入表中。

測(cè)量與記錄第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期日1.先用豎準(zhǔn)