分光计调整及光栅常数测量实验报告Word版

南昌大学物理实验报告

课程名称：大学物理实验

实验名称：分光计调整及光栅常数测量学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地点：基础实验大楼座位号：

实验时间：

一、实验目的：

1.了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法；

2.加深对光栅分光原理的理解；

3.用透射光栅测定光栅常数。

二、实验原理

分光计，是一种测量角度的精密仪器。其基本原理是，让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线，经过光学元件的反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面上，通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度，从而得到光学参量例如折射率、波长、色散率、衍射角等。

光栅和棱镜一样，是重要的分光元件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器

中。光栅是一组数目极多的等宽、等间距的平行狭缝，如下图中的G ，用刻线机在透明玻璃片上刻出痕宽为b(不透光部分)、缝宽为a (透光部分)的N 条平行狭缝，就构成了一个笼透射光栅,d=a+b 即为光栅常数。本实验所用的全息光栅，则是用当全息技术使一列极密、等距的干涉条纹涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理里后，感光的部分成为不透明的条纹;而未感光的部分成透光的狭缝。

1图

如图2所示，狭缝光源S 位于透镜1L 的物方焦平面上，G 为光栅，自1L 射出的平行光垂直照射在光栅G 上。透镜2L 将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其像方焦面上的θP 点，产生衍射亮条纹的条件为:

λθK d ±=sin （ ⋯⋯±±=,2,1K ） （1）

式(1)称为光栅方程，式中缝距d称为光栅常数，λ为入射光波波长，θ为衍射角，K 为衍射光谱级数。当K=0时，在θ=0的方向上，各种波长的亮线重叠在一起，形成明亮的零级像。对于K的其他数值，不同波长的亮线出现在不同的方向上形成光谱，对称地分布在零级条纹的两侧。因此，若光栅常数d已知，测出某谱线的θ和光谱级K，则可由式(1)求出该谱线的波长λ。反之如果波长λ是已知的，则可求出光栅常数d。

图2

②将光栅平面调节到垂直于入射光。首先使望远镜对准平行光管，从望远镜中观察被照亮的平行光管狭缝的像，使其和和叉丝的竖直线重合，固定望远

镜，然后如图摆放光栅，左右转动载物平台，看到反射的绿十字，

调节平台螺钉b2或b3，使绿十字和目镜中的叉丝重合，这时光

栅已经垂直于入射光。

③用汞等照亮平行光管的狭缝，转动望远镜，观察光谱，找到0，

±级条纹，利用两个角游标精确读数，然后根据实验得到的绿线的衍射角及汞灯±，2

1

光中绿线的波长求λ值