物理實驗報告《用分光計和透射光柵測光波波長》
【實驗目的】
觀察光柵的衍射光譜,掌握用分光計和透射光柵測光波波長的方法。
【實驗儀器】
分光計,透射光柵,鈉光燈,白熾燈。
【實驗原理】
光柵是一種非常好的分光元件,它可以把不同波長的光分開並形成明亮細窄的譜線。
光柵分透射光柵和反射光柵兩類,本實驗採用透射光柵,它是在一塊透明的屏板上刻上大量相互平行等寬而又等間距刻痕的元件,刻痕處不透光,未刻處透光,於是在屏板上就形成了大量等寬而又等間距的狹縫。刻痕和狹縫的寬度之和稱為光柵常數,用d 表示。
由光柵衍射的理論可知,當一束平行光垂直地投射到光柵平面上時,透過每一狹縫的光都會發生單縫衍射,同時透過所有狹縫的光又會彼此產生干涉,光柵衍射光譜的強度由單縫衍射和縫間干涉兩因素共同決定。用會聚透鏡可將光柵的衍射光譜會聚於透鏡的焦平面上。凡衍射角滿足以下條件
k = 0, ±1, ±2, … (10)
的衍射光在該衍射角方向上將會得到加強而產生明條紋,其它方向的光將全部或部分抵消。式(10)稱為光柵方程。式中d為光柵的光柵常數,θ為衍射角,λ為光波波長。當k=0時,θ= 0得到零級明紋。當k = ±1, ±2 …時,將得到對稱分立在零級條紋兩側的一級,二級 … 明紋。
實驗中若測出第k級明紋的衍射角θ,光柵常數d已知,就可用光柵方程計算出待測光波波長λ。
【實驗內容與步驟】
1.分光計的調整
分光計的調整方法見實驗1。
2.用光柵衍射測光的波長
(1)要利用光柵方程(10)測光波波長,就必須調節光柵平面使其與平行光管和望遠鏡的光軸垂直。先用鈉光燈照亮平行光管的狹縫,使望遠鏡目鏡中的分劃板上的中心垂線對準狹縫的像,然後固定望遠鏡。將裝有光柵的光柵支架置於載物台上,使其一端對準調平螺絲a ,一端置於另兩個調平螺絲b、c的中點,如圖12所示,旋轉游標盤並調節調平螺絲b或c ,當從光柵平面反射回來的“十”字像與分劃板上方的十字線重合時,如圖13所示,固定遊標盤。
物理實驗報告 ·化學實驗報告 ·生物實驗報告 ·實驗報告格式 ·實驗報告模板
圖12 光柵支架的位置 圖13 分劃板
(2)調節光柵刻痕與轉軸平行。用鈉光燈照亮狹縫,鬆開望遠鏡緊固螺絲,轉動望遠鏡可觀察到0級光譜兩側的±1、±2 級衍射光譜,調節調平螺絲a (不得動b、c)使兩側的光譜線的中點與分劃板中央十字線的中心重合,即使兩側的光譜線等高。重複(1)、(2)的調節,直到兩個條件均滿足為止。
(3)測鈉黃光的波長
① 轉動望遠鏡,找到零級像並使之與分劃板上的中心垂線重合,讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ0和θ0/,並記入表4 中。
② 右轉望遠鏡,找到一級像,並使之與分劃板上的中心垂線重合,讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ右和θ右/,並記入表4中。
③ 左轉望遠鏡,找到另一側的一級像,並使之與分劃板上的中心垂線重合,讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ左和θ左/,並記入表4中。
3.觀察光柵的衍射光譜。
將光源換成複合光光源(白熾燈)通過望遠鏡觀察光柵的衍射光譜。
【注意事項】
1.分光計的調節十分費時,調節好後,實驗時不要隨意變動,以免重新調節而影響實驗的進行。
2.實驗用的光柵是由明膠製成的複製光柵,衍射光柵玻璃片上的明膠部位,不得用手觸摸或紙擦,以免損壞其表面刻痕。
3.轉動望遠鏡前,要鬆開固定它的螺絲;轉動望遠鏡時,手應持着其支架轉動,不能用手持着望遠鏡轉動。
【數據記錄及處理】
表4 一級譜線的衍射角
零級像位置
左傳一級像
位置
偏轉角
右轉一級像
位置
偏轉角
偏轉角平均值
光柵常數
鈉光的波長λ0 = 589·3 nm
根據式(10) K=1, λ= d sin 1=
相對誤差
【思考題】
1. 什麼是最小偏向角?如何找到最小偏向角?
2. 分光計的主要部件有哪四個?分別起什麼作用?
3. 調節望遠鏡光軸垂直於分光計中心軸時很重要的一項工作是什麼?如何才能確保在望遠鏡中能看到由雙面反射鏡反射回來的綠十字叉絲像?
4. 為什麼利用光柵測光波波長時要使平行光管和望遠鏡的光軸與光柵平面垂直?
5. 用複合光源做實驗時觀察到了什麼現象,怎樣解釋這個現象?
-
關於密度的測量實驗報告
測量固體的密度1、實驗名稱:測量小石塊的密度2、實驗器材:天平(砝碼)、量筒、燒杯和適量的水、細線。3、實驗步驟:①用天平測出的質量記作m②在量筒中放入的水記作V1③用細線拴住小石塊塊將其浸沒於量筒中的水中,水的體積記作V24、實驗記錄表格:教師演示小石塊密度測...
-
實驗報告--液體的飽和蒸汽壓的測定--韓飛 陳海星 何躍輝 邱雪輝
實驗者:韓飛陳海星何躍輝邱雪輝實驗三、液體的飽和蒸汽壓的測定實驗者:陳海星.韓飛實驗時間:2000/5/29氣温:22.4℃大氣壓:100.923kpa一、實驗目的及要求:1、明確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念,深入瞭解純液體飽和蒸氣壓和温度的關係?克勞修斯-克拉...
-
自動化實驗報告(精選4篇)
自動化實驗報告篇1一、實驗目的:瞭解金屬箔式應變片的應變效應,並掌握單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理:電阻應變式傳感器是在彈性元件上通過特定工藝粘貼電阻應變片來組成。一種利用電阻材料的應變效應將工程結構件的內部變形轉換為電阻變化的傳感器。此類...
-
神經幹動作電位婦人實驗報告
一、實驗目的:1.學習蛙坐骨神經幹標本的製備2.觀察坐骨神經幹的雙相動作電位波形,並測定最大刺激強度3.測定坐骨神經幹雙相動作電位的傳導速度4.學習絕對不應期和相對不應期的測定方法5.觀察機械損傷或局麻藥對神經興奮和傳導的影響二、實驗材料1.實驗對象:牛蛙2....