第一篇：分光計的調(diào)節(jié)和和使用光柵測波長教案-揚(yáng)州大學(xué)物理教學(xué)中心

分光計的使用 用光柵測波長

一． 實驗介紹與引入： １．精確測量光線偏折的角度是光學(xué)實驗技術(shù)的重要內(nèi)容之一。光在傳播過程中的衍射、散射等物理現(xiàn)象也都與角度有關(guān)；一些光學(xué)量如光柵常數(shù)、光波波長等都可以通過直接測量有關(guān)的角度去確定。２．本實驗所使用的分光計便是一種能精確測量角度的基本光學(xué)儀器，常用來測量折射率、光波波長、色散率和觀察光譜等。３．分光計的基本部件和調(diào)節(jié)原理與目前生產(chǎn)及科研上常用的光學(xué)儀器（如單色儀，攝譜儀等）有許多相似之處（后者一般在分光器件和譜線采集系統(tǒng)上更復(fù)雜、精確）。學(xué)習(xí)和使用分光計可以為今后使用此類精密的光學(xué)儀器打下良好的基礎(chǔ)。

二．實驗?zāi)康呐c內(nèi)容：

1．了解分光計的結(jié)構(gòu)和工作原理； ２．掌握分光計的調(diào)節(jié)方法；

３．用分光計測量光柵常數(shù)和用光柵測波長。

三．實驗注意事項：

1．任何時候都不能用手觸及光柵和平面鏡的光學(xué)表面，只能用手拿非光學(xué)面即側(cè)面或底座。

2．光學(xué)元件要輕拿輕放，防止光柵和平面鏡碰撞或從載物臺上摔落，導(dǎo)致元件破損。

3．在調(diào)節(jié)分光計的過程中，用力要輕，動作要慢，不得隨意旋轉(zhuǎn)和撥動，以免造成儀器的嚴(yán)重磨損。

4．實驗完成后，請將儀器整理好，光柵和平面鏡歸還原處。

四．實驗原理與技術(shù)指導(dǎo)：(粗體部分一般需要和學(xué)生強(qiáng)調(diào)，其他內(nèi)容按學(xué)生具體情況選擇。)

（一）分光計的調(diào)節(jié)：

１．請同學(xué)打開汞燈預(yù)熱，并對照教材上的結(jié)構(gòu)圖和網(wǎng)上教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)，結(jié)合實際儀器了解分光計各部分的結(jié)構(gòu)和各旋鈕的作用。

２．分光計的調(diào)節(jié)要求。用分光計進(jìn)行測量之前,需要對儀器進(jìn)行調(diào)節(jié),使之達(dá)到如下要求: 1）望遠(yuǎn)鏡能接收平行光(或者適于觀察平行光),且其光軸垂直于分光計的主軸(即儀器豎直方向中心軸)；

2)平行光管出射平行光,其光軸亦垂直于分光計的主軸。

在要求1)中望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)是關(guān)鍵，是難點(diǎn)，也是要求2)的基礎(chǔ)。３．分光計望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)的具體作法分2步——粗調(diào)、細(xì)調(diào)。①粗調(diào)：通過目測調(diào)節(jié)，使載物平臺水平，使望遠(yuǎn)鏡光軸水平，當(dāng)平面反射鏡“兩面”正對望遠(yuǎn)鏡時，都能從望遠(yuǎn)鏡里看到亮十字。（粗調(diào)很重要，要引起學(xué)生重視，做到“粗調(diào)細(xì)做”）粗調(diào)具體步驟如下：

1）打開照明小燈電源開關(guān)，調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦手輪，能看清分劃板上的刻線。2）調(diào)節(jié)載物臺3個調(diào)平螺絲等高，可通過載物臺底座與小平臺之間的調(diào)平螺絲的高度來判斷(目測或數(shù)螺紋)，這一步一定要嚴(yán)格；

3）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)平螺絲使其光軸與載物臺平行，通過目測來判斷。

4）轉(zhuǎn)動載物臺底座(注意:不是平臺)，使平面反射鏡“兩面”分別正對望遠(yuǎn)鏡(此時目鏡光場最暗)，觀察有無亮十字(可能是一亮斑)。5）當(dāng)按步驟3)調(diào)節(jié)后，兩面都有亮十字（亮斑），調(diào)節(jié)物鏡與分劃板的位置，使亮十字最清晰。此時粗調(diào)完成。

●問題一：一面有亮十字，一面沒有。說明粗調(diào)沒做好，再認(rèn)真仔細(xì)做一次步驟2)。再次觀察，如果現(xiàn)象不變，則假設(shè)載物臺已水平，問題出在望遠(yuǎn)鏡光軸不水平。轉(zhuǎn)動載物臺底座，使平面反射鏡沒有綠色亮十字的一面正對望遠(yuǎn)鏡，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)平螺絲（向上或向下，但不能調(diào)載物臺調(diào)平螺絲），直到看到亮十字?！駟栴}二：兩面都沒有亮十字，做法同問題一。如果步驟2)做的很嚴(yán)格，這種情況出現(xiàn)的可能性很小，大多數(shù)情況為問題一的情形。

②細(xì)調(diào)：在粗調(diào)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)載物臺的調(diào)平螺絲和望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺絲，使平面鏡“兩面”正對望遠(yuǎn)鏡時，從望遠(yuǎn)鏡里看到的十字像都和上十字叉絲重合，從而保證載物臺和望遠(yuǎn)鏡光軸嚴(yán)格水平。

●問題三：為什么從望遠(yuǎn)鏡里看到的十字像都和上十字叉絲重合，就能保證載物臺和望遠(yuǎn)鏡光軸嚴(yán)格水平？原理見下圖，結(jié)合圖像給學(xué)生講解。

細(xì)調(diào)具體步驟如下：

1）將平面鏡如圖（１）放置，保持調(diào)平螺絲ａ不動，調(diào)節(jié)ｂ，ｃ和望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺絲，使兩次反射的十字像在上叉絲“重合”。

●問題四：為什么要把平面鏡如圖（１）放置？在實驗過程中請學(xué)生觀察思考：調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲和望遠(yuǎn)鏡俯仰螺絲對十字像的移動分別起什么作用。2）將平面鏡轉(zhuǎn)過90度，保持調(diào)平螺絲b,c以及望遠(yuǎn)鏡俯仰螺絲不動，調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲a，使兩個十字像重合，此時細(xì)調(diào)完成。（由于誤差的存在，這一步調(diào)節(jié)可能很難使兩個十字像完全重合。）

4．調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管狹縫的寬度和位置，使其產(chǎn)生平行光，即在望遠(yuǎn)鏡中能看到又細(xì)又亮的豎直的藍(lán)色光譜線，和分劃板上的豎直叉絲重合。

5．在學(xué)生調(diào)節(jié)過程中檢查記錄每個學(xué)生的調(diào)節(jié)情況，調(diào)節(jié)結(jié)束后評估每個學(xué)生

的調(diào)節(jié)效果。

（二）測光柵常數(shù)

1.安置光柵。安置光柵時應(yīng)達(dá)到下述要求。

（1）入射光垂直照射光柵表面。將光柵如圖17-7所示放置在載物臺上，使光柵平面與平行光管軸線大致垂直。

（2）調(diào)節(jié)平行光管的狹縫與光柵刻痕平行。轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，觀察衍射光譜的分布情況，注意中央明紋兩側(cè)的衍射光譜是否在同一水平面內(nèi)。如果有高低的變化，說明狹縫與光柵刻痕不平行。調(diào)節(jié)與光柵在一條直線上的載物臺調(diào)平螺釘，直到中央明紋兩側(cè)的衍射光譜在同一水平面上。

2.測汞燈綠光譜線的衍射角。

（1）由于衍射光譜的分布位置對稱與中央明紋，所以?k級和?k級光譜線之間夾角的一半為該級光譜的衍射角。先將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)中央明紋，然后轉(zhuǎn)到是k??1，對準(zhǔn)第一級光譜線的綠光譜線，螺釘15，鎖緊望遠(yuǎn)鏡。借助微調(diào)螺釘12，圖17-7 光柵放置圖

微調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，使分劃板的垂直刻線對準(zhǔn)待測的該譜線。從左、右游標(biāo)上分別讀取數(shù)據(jù)?和??，記錄在表中。

（2）用同樣的方法測出k??1的綠光譜線的角位置。由式1??(?2??1??2'??1')計算衍射角?。

43.將綠光波長?綠?5461A和衍射角?代人式(1)中，求出光柵常數(shù)d。

（三）用光柵測雙黃光的波長

（1）用上述同樣的方法分別測出汞燈兩條黃光k??1和k??1的角位置，求出兩條黃光譜線的衍射角。

（2）將光柵常數(shù)d和衍射角?代人式(1)中，計算兩條黃光譜線的波長?。

五．關(guān)于分光計讀數(shù)的說明。1）最小分度值1'

2）讓學(xué)生回憶游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，讀出分光計的角度值。2）如果一游標(biāo)轉(zhuǎn)動過程中經(jīng)過了0刻度線，應(yīng)如何取值？ 3）為什么通過兩個游標(biāo)讀數(shù)可以消除儀器的偏心差？（可以讓學(xué)生在課后推導(dǎo)）

?

第二篇：物理實驗報告《用分光計和透射光柵測光波波長》

【實驗?zāi)康摹?/p>

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并形成明亮細(xì)窄的譜線。

光柵分透射光柵和反射光柵兩類，本實驗采用透射光柵，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，于是在屏板上就形成了大量等寬而又等間距的狹縫?？毯酆酮M縫的寬度之和稱為光柵常數(shù)，用d

表示。

由光柵衍射的理論可知，當(dāng)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(fā)生單縫衍射，同時透過所有狹縫的光又會彼此產(chǎn)生干涉，光柵衍射光譜的強(qiáng)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于透鏡的焦平面上。凡衍射角滿足以下條件

實驗中若測出第k級明紋的衍射角θ，光柵常數(shù)d已知，就可用光柵方程計算出待測光波波長λ。

【實驗內(nèi)容與步驟】

1．分光計的調(diào)整

分光計的調(diào)整方法見實驗1。

2．用光柵衍射測光的波長

物理實驗報告

·化學(xué)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

（3）測鈉黃光的波長

①

轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，找到零級像并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/，并記入表4

中。

②

右轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，找到一級像，并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/，并記入表4中。

③

左轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，找到另一側(cè)的一級像，并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/，并記入表4中。

3．觀察光柵的衍射光譜。

將光源換成復(fù)合光光源（白熾燈）通過望遠(yuǎn)鏡觀察光柵的衍射光譜。

【注意事項】

1．分光計的調(diào)節(jié)十分費(fèi)時，調(diào)節(jié)好后，實驗時不要隨意變動，以免重新調(diào)節(jié)而影響實驗的進(jìn)行。

2．實驗用的光柵是由明膠制成的復(fù)制光柵，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(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡前，要松開固定它的螺絲；轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡時，手應(yīng)持著其支架轉(zhuǎn)動，不能用手持著望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動。

【數(shù)據(jù)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(zhuǎn)角

右轉(zhuǎn)一級像

位置

偏轉(zhuǎn)角

偏轉(zhuǎn)角平均值

光柵常數(shù)

鈉光的波長λ0

=

589·3

nm

根據(jù)式（10）

k=1，λ=

d

sin

1=

相對誤差

【思考題】

1．什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？

2．分光計的主要部件有哪四個？分別起什么作用？

3．調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光計中心軸時很重要的一項工作是什么？如何才能確保在望遠(yuǎn)鏡中能看到由雙面反射鏡反射回來的綠十字叉絲像？

4．為什么利用光柵測光波波長時要使平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸與光柵平面垂直？

5．用復(fù)合光源做實驗時觀察到了什么現(xiàn)象，怎樣解釋這個現(xiàn)象？

第三篇：大學(xué)物理實驗《分光計調(diào)節(jié)和使用》試題

分光計的調(diào)節(jié)與使用 試題

一、問答題

1.分光計有那幾個主要部件組成？

2.望遠(yuǎn)鏡實際轉(zhuǎn)過的角度取兩個游標(biāo)讀數(shù)的平均值，目的是什么？

二.操作題直接用三棱鏡調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計中心垂直（40分）

要求：雙面反射鏡緊貼三棱鏡的兩個光滑面時反射的“﹢”的像都能在視場中看到，并且與上準(zhǔn)線重合一、問答題

1.測量望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度時，如果望遠(yuǎn)鏡在在轉(zhuǎn)動的過程中轉(zhuǎn)過了零點(diǎn)，此時從兩側(cè)角標(biāo)尺讀得的數(shù)值中，應(yīng)如何計算望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度？

2.簡述自準(zhǔn)法測量三棱鏡頂角的原理

二.操作題直接用三棱鏡調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計中心垂直（35分）

要求：雙面反射鏡緊貼三棱鏡的兩個光滑面時反射的“﹢”的像都能在視場中看到

（不要求與上準(zhǔn)線重合）

一．填空題（20分）

調(diào)整好的分光計具備：望遠(yuǎn)鏡的分劃板與物鏡之間的距離等于物鏡的__________________；

平行光管發(fā)出的光是__________________，此時狹縫位于平行光管透鏡（凸透鏡）的__________________；

望遠(yuǎn)鏡和平行光關(guān)的光軸與分光計中心__________________，與刻度盤__________________

二.操作題利用調(diào)整好的分光計測量最小偏向角，自擬表格，記錄三組數(shù)據(jù)（40分）

1．把雙面反射鏡緊貼三棱鏡的光滑面時，調(diào)節(jié)反射回來的“+”與分劃板上準(zhǔn)線重合時，用什么調(diào)節(jié)法？分別調(diào)節(jié)那兩個螺絲？

2.測量望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度時，如果望遠(yuǎn)鏡在在轉(zhuǎn)動的過程中轉(zhuǎn)過了零點(diǎn)，此時從兩側(cè)角標(biāo)尺讀得的數(shù)值中，應(yīng)如何計算望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度？

二.操作題利用調(diào)整好的分光計測量最小偏向角，自擬表格，記錄三組數(shù)據(jù)（40分）