光栅衍射实验实验报告.docx

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2、假设在处产生了一个明条纹，其光程差必等于波长的整数倍，即1为衍射光谱的级次，.由这个方程，知道了中的三个量，可以推出另外一个。假设光线为正入射，则上式变为2其中为第级谱线的衍射角。据此，可用分光计测出衍射角，波长求光栅常数或光栅常数求波长。2.2 用最小偏向角法测定光波波长如右图。入射光线与级衍射光线位于光栅法线同侧，1式中应取加号， 即 dsin+sin=m。以 =+ 为偏向角，则由三角形公式得2dsin2cos-i2=m3 易得，当 -i=0 时，最小，记为 ，则(2.2.1)变为4由此可见，假设光栅常数 d，只要测出最小偏向角 ，就可以依据4算出波长 。试验仪器3.1 分光计在本试验中，

3、分光计的调整应当满足：望远镜适合于观看平行光，平行光管发出平行光，并且二者的光轴都垂直于分光计主轴。3.2 光栅调整光栅时，调整小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。放置光栅时应当使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。3.3 水银灯1. 水银灯波长如下表2. 使用留意事项（1） 水银灯在使用中必需与扼流圈串接，不能直接接 220V 电源，否则要烧毁。（2） 水银灯在使用过程中不要频繁启闭，否则会降低其寿命。（3） 水银灯的紫外线很强，不行直视。四、试验任务（1） 调整分光计和光栅使满足要求。（2） 测定 i=0 时的光栅常数和光波波长。（3） 测定 i=15时的水银灯光谱中波长较短的黄线的

4、波长（4） 用最小偏向角法测定波长较长的黄线的波长。选作 五、试验数据记录与处理1i=0 时，测定光栅常数和光波波长光栅编号：；=；入射光方位=；=。2.i=15时，测量波长较短的黄线的波长光栅编号：；光栅平面法线方位 1n=； 2n=。3.最小偏向角法五、数据记录 见附页六、数据处理6.1 d 和不确定度的推导1d 的不确定度2的不确定度由以上推导可知，测量 d 时，在肯定的状况下，越大 d 的偏差越小。但是大时间谱级次高，谱线难以观看。所以要各方面要综合考虑。而对的测量，也是越大不确定度越小。综上，在可以看清谱线的状况下，应当尽量选择级次高的光谱观看，以减小误差。6.2 求绿线的 d 和并

5、计算不确定度1二级光谱下：由，代入数据=192”，可得 3349.1nm 又由，=2得=3349.1*2/(60*180)/tan(192)=0.6nm (3349.15.7)nm而试验前光栅为 300 线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。再用 d 求其他光的：对波长较长的黄光：=20 o15,d=3349nm 代入，可得=579.6nm，=1.4nm对波长较短的黄光：=20 o10代入，可得=577.3nm，=1.4nm对紫光：=20 o5代入，可得=435.7nm，=1.2nm 2三级光谱下： 对绿光：由，代入数据=2917”，可得 3349.4nm 又由，=2得=3.5nm， (3349

6、.43.5)nm再用 d 求其他光的波长对波长较长的黄光：=31 o14，d=3349.4nm 代入，得：=578.9nm，=0.8nm对波长较短的黄光：=31 o9，d=3349.4nm 代入，得：=577.5nm，=0.8nm对紫光：=23 o，d=3349.4nm 代入，得：=436.2nm，=0.8nm分析计算结果，与实际波长吻合比较良好。另外，可以看到，三级谱线下测量后计算的结果教二级谱线下的结果其偏差都更小，与理论推断吻合。6.3 在 i=15 o 时，测定波长较短的黄线的波长。由 dsin+sin=m，m=2，可得：在同侧：=577.9nm 在异侧：=575.9nm6.4 最小偏

7、向角法求波长较长的黄线的波长由公式：代入数据：m=2, 39o51代入，得=579.4nm与实际值吻合良好。七、思考题1） 分光计调整好是试验的前提条件。即应保证分光计望远镜适合观看平行光，平行光管发平行光，两者光轴垂直于分光计主轴。具体实现步骤同试验4.3 分光计的调整。调整光栅平面与平行光管的光轴垂直，开头粗调使零级谱线尽量处于两侧谱线的对称位置，然后再细调使满足 2条件。个人推举测绿光谱线的衍射角。思考：不行以用分光计自准法，由于光栅的反射性质远不如三棱镜，自准法时得到的像比较模糊，无法实现高精度的调整。2） 见数据分析3） 先调整望远镜的使其偏移 15o ，然后调整光栅位置，用自准法使光栅法线沿望远镜方向，即可保证方位角为 15o。4个人试验总结：试验前觉得这个试验很简洁，但是事实上做的并不快。一开头的时候把一级谱线当成了二级谱线，耽误了很久。不过还好后来准时意识到了问题，订正了错误。回来处理数据，觉察数据质量还不错，自己的眼睛也算是没白辛苦吧。这是第一次完全用电脑写试验报告，感觉排版有点烂总之，下次试验连续努力