棱镜摄谱仪实验报告

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棱镜摄谱仪实验报告

篇一：棱镜摄谱和光谱分析

棱镜的摄谱和光谱分析

第90组姓名:龚俊辉学号:pb05013225实验目的:学会使用棱镜摄谱仪并能用它摄取光谱线,对所摄取的光谱进行光谱分析.

实验器材:棱镜摄谱仪,氦放电管,电弧发生器等.实验

原理:

(1)棱镜摄谱仪:

棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分,其原理如图

按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；对紫外用水晶或萤石，对可见光用玻璃，对红外线用岩盐等材料.

本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，s 为光源，L为透镜，使s发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，

s1为狭缝，以控制入射光的宽度,缝前有光阑,以调节狭缝透光部分的高度.L1的焦距位于s1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L2和L3会聚到照相底板F.

本实验中所用的氦放电管是获得氦原子光谱的元件,管内充有一定气压的氦气,两端有金属电极,两端加高电压时,管中的游离电子受到电场的加速作用飞向阳极的过程中,与管中的原子相撞使之处于激发态,当这些处于高能量的氦原子跃迁回到低能态时,辐射出光子.

(2)光谱的定性分析:

本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为

未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱.并对所摄的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长.

?1和?2为已知的两条铁谱谱线,?x为未知谱线的波

长,l1,l2和lx分别为?1,?2和?x处的读数,当?1和?2很靠近

时,?2??1与l2?l1近拟成线性关系,因此我们由插入法可得:

?x??1?2??1

即:

lx?l1l2?l1

?x??1?(?2??1)

lx?l1l2?l1

由此便算出?x的值.

实验中必须用投影仪将底片上的谱图放大以便识谱和读谱；台式投影仪上有读数装置，可以直接测量各相邻谱线间的距离，而光谱投影仪则需要将底片放到读数显微镜上来测量相邻谱线的距离.实验内容:

(1)使用摄谱仪摄谱:

粗调电弧,透镜,狭缝共轴.将透镜靠近狭缝,使透镜中心与光阑中孔等高,再将透镜移近电极架,调节两棒间隙与透镜心等高.

细调电弧,透镜,狭缝共轴,透镜的位置应使其出射的圆光斑直径在2cm左右,使狭缝在光斑的中间.

在底片匣上装上毛玻璃,手执目镜帖在毛玻璃上进行观察,观察用光阑三个不同的孔时,光谱是否同样均匀明亮,高度是否相同,如上,下孔光谱高度不同,甚至有时看不到光谱,则是不共轴所至致,需按前面重新进行细调工作.

调节L0和?等值,使F上成的像清晰.实验中所用到的实验数据为:

调好铁弧光源,关上电弧开关,在不改变铁棒间隙的情况下,将铁弧电源接线接到光谱管上,把氦光谱管放到透镜

和狭缝之间,点亮氦光谱管,轻移光谱管,使观察到的氦光谱清晰.

用已在暗箱中装好的底片的底片盒换下毛玻璃,先关闭摄谱仪前的小遮板再打开底片匣上的大遮板,再次检查光路无误后再用光阑的中孔对氦进行拍摄,曝光时打开小遮板,

曝光后关闭小遮板.

把氦光源换回成铁弧光源,用光阑的上,下孔各拍摄一次,曝光仍用小遮板控制.

关上大遮板,关上电源,取下底片匣到暗室中冲冼底片,对底片进行观察分析.

(2)对光谱片进行定性分析:

把底片放在投影仪工作台上可以看到放大20倍的谱图.

在底片上,中,下三部的中间部分确定待测谱线,该谱线细锐清楚,同时紧邻左右的两条谱线要尽可能的靠近而且清楚.再用读数显微镜确定待测氦谱及相邻的左右的两条铁谱?1和?2的位置,在谱板上找到对应的波长的数值.实验中测得的数据为:第一组:

20.301?20.308?20.309

21.267?21.258?21.254

20.681?20.672?20.675

l1?

?20.306mm

l2??21.260mm

lx?

?20.676mm

再由铁谱谱线找到与之对应的谱线的波的波长为:

篇二：棱镜摄谱仪

近代物理实验

题目：棱镜摄谱仪的使用和光谱分析学院：xx学院专业：物理学学生姓名：啪啪啪学号：啪啪啪啪啪完成时间：201x 年x月18日

棱镜摄谱仪的使用和光谱分析

啪啪啪（）

摘要：使用棱镜摄谱仪测定了汞灯与氢氘灯的光谱，并以汞灯光谱各谱线位置与其波长的关系进行拟合，计算了氢氘灯光谱各谱线的波长。线性拟合汞灯谱线位置和其波长，计算得到氢氘灯谱线中紫线波长为446.7141nm，绿线波长507.6748nm，红线波长为601.8912nm；多项式拟合汞灯谱线位置和其波长，计算得到氢氘灯谱线中紫线波长为

432.1712nm，绿线波长490.3207nm，红线波长为637.3528nm；计算结果较为准确，基本处于可见光的光谱范围内。该实验

使得将来能继续通过对光谱的研究，得到原子、分子等的能级结构、电子组态、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构知识。关键词：棱镜摄谱仪；汞灯；氢氘灯；

1引言

各种元素的光谱的谱线对应的波长是确定的，由于原子能级间的跃迁决定的。谱线在光谱中的位置可以事先测定，因此只要对待测物质所发出的光进行测定，通过对光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、电

子组态、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识[1-3]。发射光谱可以分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱、连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。

因此，本次实验采用棱镜摄谱仪来摄取光线，将利用棱镜对不同波长的光有不同折射率的性质来分析光谱。由于光谱分析具有较高的灵敏度及准确度，因此在科学研究中有着重要的应用。

2实验方案

本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，s 为光源，L为透镜，使s发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，s1为狭缝，以控制入射光的宽度；L1的焦距位于s1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L2和L3会聚到照相底

板F。棱镜摄谱仪的具体结构如图1所示。

图1棱镜摄谱仪的具体结构

棱镜摄谱仪对不同波长的光的色散原理如图2所示。

图2棱镜摄谱仪的色散原理

因此首先调节光具共轴，将光源s（首先是汞灯）置于准直物镜L1的光轴上在光源与狭缝s1之间加入聚光照明透镜L，调节透镜L的位置，使光源清晰成像在入射缝上。若更换光源，只能调整光源的位置，而透镜L的位置不应变动，以保证光源始终处在准直物镜L1的光轴上。再调节狭缝s1大小以及透镜位置，使的观察到的光线细且亮。

摇鼓轮使得叉丝与各色谱线重合，分别记录各色谱线对应的读数显微镜的读数????，同时重复进行多次测量以减少误差。

将汞灯换成氢氘灯，以同样的方法，记录氢氘灯各色谱线对应的读数显微镜的读数????。

以汞灯各谱线位置及其对应的波长为基础进行拟合，并将氢氘灯各谱线位置代入以得到各谱线所对应的波长。

3结果与讨论

表1实验测得的汞灯的各谱线位置及其所对应波长

实验测得的汞灯的各谱线位置及其所对应波长如表1所示，我们利用插值法，将??与??1???2近似看成线性关系，如图3所示

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

参考报告分光计测量三棱镜顶角一、实验目的： 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角；二、仪器与用具： 1、分光计：（型号：JJY-Π型, '； 2、钠灯：（型号：GY-5, 3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD= ）； 4、双面反射镜，变压器220V) 三、预习报告： 1、实验原理（力求简要）：（1）分光计调整总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。分要求：有三个如下：〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。〈2〉载物台垂直仪器主轴调整方法：将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。〈3〉平行光管出射平行光；调整方法：从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直调整方法：望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直（2）三棱镜的顶角的测量〈1〉方法：反射法测量。〈2〉原理：如下图所示：一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得到顶角A为

经典实验讲义-菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验)

菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验) 一、实验目的观察双平面干涉现象及测量光波波长二、实验原理如附图7所示的是双面镜装置是由两块平面反射镜M 1和M 2组成，两者间夹一很小的附图7 菲涅尔双面镜角?。S 是与M 1和M 2的交线（图中以M 表示）平行的狭缝，用单色光照明后作为缝光源。从同一光源S 发出的光一部在M 1上反射，另一部分在M 2上发射，所得到的两反射光是从同一入射波前分出来的，所以是相干的，在它们的重叠区将产生干涉。对于观察者来说，两束相干光似乎来自S 1和S 2，S 1和S 2是光源S 在两反射镜中的虚像，由简单的几何光学原理可证明，由S 光源发出的，后被两反射镜反射的两束相干光在屏幕上的光程差与将S 1、S 2视为两相干光源发出两列相干光波到达幕上的光程差相同。与双棱镜实验相似，根据双棱镜的实验中推导出的公式/xd D λ=?，亦可算出它的波长λ。三、实验仪器 1、钠光灯（可加圆孔光栏） 2、凸透镜L ： f=50mm 3、二维调整架： SZ-07 4、单面可调狭缝： SZ-22 5、双面镜 6、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜） 7、读数显微镜架 : SZ-38 8、三维底座： SZ-01 9、二维底座： SZ-02 10、一维底座： SZ-03 11、一维底座： SZ-03 12、凸透镜： f=150mm 13、He —Ne 激光器(632.8nm) 14、白屏H ： SZ-13 15、二维调整架： SZ-07 16、通用底座： SZ-01 17、通用底座： SZ-01

四、仪器实物图及原理图图十一（1）图十一（2）五、实验步骤 1、把全部仪器按照图十一的顺序在平台上摆放好（图上数值均为参考数值），靠拢后目测调至共轴。而后放入双面镜。 2、调节双面镜的夹角，使其与入光的夹角大约为半度，如图十一（2）。（亦可用激光器替换钠灯，白屏H代替微测目镜，使细激光束同时打在棱边尽量靠近的双面镜的两个反射镜上，在远离双面镜交棱的白屏上看到干涉条纹。） 3、然后如图放入测微目镜，找到被双面镜反射的光线。调节单缝的宽度并旋转单缝使它与双面镜的双棱平行，用测微目镜观察双平面反射镜干涉

用小型棱镜摄谱仪测定光波波长(完整)

姓名：小田田学号：5502211070 班级：本硕111班实验日期：2012年10月23日（第八周）用小型棱镜摄谱仪测定光波波长我们知道物质的原子和分子都能够辐射和吸收自己的特征光谱。分析物质的辐射或吸收光谱，就可以了解物质的组成和各成分的含量。由于光谱分析具有较高的灵敏度，特别是对低含量元素的分析准确度较高，分析速度快。因此，它在科学实验和研究中有着重要应用。【实验目的】１．了解棱镜摄谱仪的构造原理。２．掌握棱镜摄谱仪的调节方法和摄谱技术。３．学会用照相法测定某一光谱线的波长。【实验仪器】玻璃棱镜摄谱仪，汞灯，氦—氖激光器，氦—氖辉光器，读数显微镜，暗室设备等。【实验原理】 1，棱镜摄谱仪的构造（１）准直管准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分析物质发出的光射入狭缝，经透镜L1后就成为平行光。实际使用中，为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度，在光源与狭缝之间放置会聚透镜L，使光束会聚在狭缝上。（２）棱镜部分主要是一个（或几个）棱镜P，利用棱镜的色散作用，将不同波长的平行光分解成不同方向的平行光。（３）光谱接收部分光谱接收部分实际上就是一个照相装置。它包括透镜L2和放置在L2像方焦平面上的照相底板F，透镜L2将棱镜分解开的各种不同波长的单色平行光聚焦在F的不同位置上，如图5—14—1所示。由于透镜对不同波长光的焦距不同，当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上，所以，必须适当地调整照相底板F的位置，方可清晰的记录各种波长的谱线。分别是波长为和的光所成的狭缝的像，叫做光谱线。各条光谱线在底板上按波长依次排列就形成了被摄光源的光谱图。若光源辐射的波长等为分立值，则摄得的光谱线也是分立的，叫做线光谱；若光源辐射的波长为连续值，则摄得的是连续光谱。

用分光计测三棱镜顶角实验报告

一、名称：用分光计测三棱镜顶角二、目的：采用自准法测量三棱镜的顶角。三、器材： 1、分光计（1）望远镜（2）载物台（3）平行光管（4）读数装置（5）底座四、原理图1是自准法测量三棱镜顶角的示意图，图中所示三棱镜是横截面为等边三角形的柱体。AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角A称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱角的底面。实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴

与三棱镜AB 垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜（或载物台）使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数??II II '和（注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 1211 22???????II I II I ??''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-??? ? 五、步骤：（一）分光计的调节为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计的要求是：（1）平行光管出射平行光；（2）望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）；（3）经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。调节前，应对照实物和图1的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29，使它们的光轴大致与中心转轴垂直；调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致处于水平状态。粗调是细调的前提，也是细调成功的保证。 2、细调采用自准调整法进行细调，这是以在物面上成一个与物对称的像为依据来调整光路的方法，也是光学实验中常用的一个方法。具体调整方法是：（1）接上电源，打开开光，调节目镜，直到能够清楚地看到分划板上的双十字叉丝为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。

棱镜摄谱仪实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除棱镜摄谱仪实验报告篇一：棱镜摄谱和光谱分析棱镜的摄谱和光谱分析第90组姓名:龚俊辉学号:pb05013225实验目的:学会使用棱镜摄谱仪并能用它摄取光谱线,对所摄取的光谱进行光谱分析. 实验器材:棱镜摄谱仪,氦放电管,电弧发生器等.实验原理: (1)棱镜摄谱仪: 棱镜摄谱仪的构造可以平行光管、棱镜、光谱接收三部分,其原理如图 : 按所用的波长的不同，摄谱仪可分为紫外、可见、红外三大类，它们所用的棱镜材料也不同；对紫外用水晶或萤石，对可见光用玻璃，对红外线用岩盐等材料. 本次实验所用的是可见光范围内的小型棱镜摄谱仪，s 为光源，L为透镜，使s发出的发散光会聚后均匀照亮狭缝，

s1为狭缝，以控制入射光的宽度,缝前有光阑,以调节狭缝透光部分的高度.L1的焦距位于s1，这样可以产生平行光，经棱镜折射后再由L2和L3会聚到照相底板F. 本实验中所用的氦放电管是获得氦原子光谱的元件,管内充有一定气压的氦气,两端有金属电极,两端加高电压时,管中的游离电子受到电场的加速作用飞向阳极的过程中,与管中的原子相撞使之处于激发态,当这些处于高能量的氦原子跃迁回到低能态时,辐射出光子. (2)光谱的定性分析: 本次实验中使用铁谱作为已知谱，中间为氦谱作为未知谱.因为铁光谱谱线丰富，而且几乎每一条谱线的波长都被准确地测定，故只要并列拍摄铁光谱与未知样品光谱.并对所摄的底片进行测量，通过计算即可求出未知谱线的波长. ?1和?2为已知的两条铁谱谱线,?x为未知谱线的波长,l1,l2和lx分别为?1,?2和?x处的读数,当?1和?2很靠近时,?2??1与l2?l1近拟成线性关系,因此我们由插入法可得: ?x??1?2??1 即: ?

分光计的调节和三棱镜顶角的测定实验报告评分标准

一实验预习（20分）学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤⑤实验数据记录表等五部分。以各项表述是否清楚、完整，版面验前还应预习实验）。二实验操作过程（20分）学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步分光计调节，包括①目测粗调，②望远镜调焦到无穷远，适合观察平行光，③调节望远镜的光轴和仪器转轴垂直三部分；第二步实验数据记录；第三步实验仪器整理。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三段给分。三实验纪律（10分）学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否在实验结束后将仪器整理整齐，是否有大声喧哗、打闹现象。分三段给分。课后完成一份完整的实验报告。四、数据记录及处理（35分） 1 2 学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数，分三段给分。五、思考题（10分）学生在实验结束后，在三道思考题中选择两道，抄写题目并回答。按照问题回答是否准确，有按照学生实验报告书写是否整洁，分三段给分。

学生进入实验室，用15分钟的时间看书，15分钟之后将书收起来，开始进行实验测试。测试期间禁止看书。评分标准如下：一实验操作部分（70分）第一步：分光计调节。 1目测粗调。尽量使望远镜的光轴与刻度盘平行，并调节载物台下方的三个小螺钉，尽量使载物台与刻度盘平行。分四步给分。 2望远镜调焦到无穷远，适合观察平行光。 ①接上照明小灯电源，打开开关，在目镜视场中观察，是否能够看到“准线”和带有绿色小十字的窗口。分四步给分。 ②将双面镜放置在载物台上（注意放置位置），分四步给分。 ③由透明十字发出的光经过物镜后，再经平面镜反射，由物镜再次聚焦，在分划板上形成亮十字像斑，分四步给分。 ④通过调节望远镜物镜焦距，和目镜调焦手轮，看清亮十字的反射像，此时，望远镜已聚焦于无穷远，分四步给分。 ⑤调节望远镜的光轴和仪器转轴垂直。当平面镜旋转到任意一向，从望远镜目镜观察亮十字线像与黑准线是否仍然重合。分四步给分。 ⑦仪器整理。是否能够将仪器归位，反射镜和三棱镜等小件物品放回仪器盒，分四步给分。

用双棱镜干涉测光波波长的实验报告

用双棱镜干涉测光波波长的实验报告【实验目的】 1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长．【实验仪器】光具座，单色光源(钠灯)，可调狭缝，双棱镜，辅助透镜(两片)，测微目镜，白屏．【实验原理】如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零)，这种现象称为光的干涉．菲涅耳利用图1所示的装置，获得了双光束的干涉现象．图中AB 是双棱镜，它的外形结构如图2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A 较小(一般小于10)．从单色光源发出的光经透镜L 会聚于狭缝S ，使S 成为具有较大亮度的线状光源．从狭缝S 发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠．区域P1P2内产生干涉．当观察屏P 离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝S 的、明暗相间的、等间距干涉条纹．图1 图2 设两虚光源S1和S2之间的距离为d '，虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S 的平面内)到观察屏P 的距离为d ，且d d <<'，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x d d ?'= λ 因此，只要测出d '、d 和x ?，就可用公式计算出光波波长．【实验内容】 1．调节共轴 (1)按图1所示次序，将单色光源M ，会聚透镜L ，狭缝S ，双棱镜AB 与测微目镜P 放置在光具座上．用目视法粗略地调节它们中心等高、共轴，棱脊和狭缝S 的取向大体平行． (2)点亮光源M ，通过透镜L 照亮狭缝S ，用手执白纸屏在双棱镜后面检查：经双棱镜折射后的光束，有否叠加区P1P2 (应更亮些)?叠加区能否进入测微目镜? 当移动白屏时，叠加

大物实验——双棱镜干涉实验(七)

双棱镜干涉实验学生姓名：陈延新学号：111050104 班级：应用物理1101 实验项目名称：双棱镜干涉实验一、实验目的： 1、掌握菲涅尔双棱镜获得双光干涉的方法； 2、验证光的波动性，了解分波阵面法获得相干光的原理； 3、观察双棱镜产生光干涉现象和特点，用双棱镜测定光波的波长 4、通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量，掌握光学测量的一些基本技巧，培养动手能力。二、实验仪器：单导体激光器，钠光源，扩束镜，双棱镜，二维调节架，透镜，测微目镜，测量显微镜，白炽光，光具座三、实验原理：（1）、菲涅耳双棱镜实际上是一个顶角极大的等腰三棱镜，如图1所示。它可看成由两个楔角很小的直角三棱镜所组成，故名双棱镜。当一个单色缝光源垂直入射时，通过上半个棱镜的光束向下偏折，通过下半个棱镜的光束向上偏折，相当于形成S′1和S′2两个虚光源。与杨氏实验中的两个小孔形成的干涉一样，把观察屏放在两光束的交叠区，就可看到干涉条纹。

其中，ｄ是两虚光源的间距，D是光源到观察屏的距离，λ是光的波长。用测微目镜的分划板作为观察屏，就可直接从该测微目镜中读出条纹间距△x值，D为几十厘米，可直接量出，因而只要设法测出ｄ，即可从上式算出光的波长λ，即 △x=Dλ/d , λ=△xd/D （1）测量ｄ的方法很多，其中之一是“二次成像法”，如图2所示，即在双棱镜与测微目镜之间加入一个焦距为f的凸透镜L，当D＞4f 时，可移动透镜L而在测微目镜中看到两虚光源的缩小像或放大像。分别读出两虚光源像的间距ｄ1和ｄ2，则由几何光学可知：ｄ＝2 d（2） 1d （2）、实验装置光具座，双棱镜，测微目镜，钠光源，可调狭缝测微目镜是用来测量微小实像线度的仪器，其结构如图3所示，在目镜焦平面附近，的一块量程为8mm的刻线玻璃标尺，其分度值为1mm （如图3（ｂ）中的8条短线所示）在该尺后0.1mm处，平行地放置了

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》-总结报告模板

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》【实验目的】 1．了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法； 2．利用分光计测定三棱镜的顶角；【实验仪器】分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。【实验原理】如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a ＝1800－j。图6 测三棱镜顶角【实验内容与步骤】一、分光计的调整（一）调整要求： 1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。 2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节 1．目镜调焦目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。 2．望远镜调焦望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝10 . （三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法）调节如图7所示的载物台调平螺丝b和c以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下：（1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。图7 用平面镜调整分光计（2）目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29，使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。

菲涅尔双棱镜干涉测波长

实验17 菲涅耳双棱镜干涉测波长利用菲涅耳双棱镜可以获得两束相干光以实现光的干涉。双棱镜实验和双平面反射镜实验及洛埃镜实验一起，在确立光的波动学说的历史过程中起了重要作用。同时它也是一种用简单仪器测量光波波长的主要元件。双棱镜是利用分波阵面法获得相干光的光学元件，本实验用双棱镜实验装置测单色光的波长。实验目的和学习要求 1. 学习用双棱镜干涉测量单色光波长的原理和方法； 2. 进一步掌握光学系统的共轴调整； 3. 学会测微目镜的使用； 4. 练习逐差法处理数据和计算不确定度。实验原理如果两列光波其频率相同，振动方向相同，相位相同或位相差恒定，且振幅差别不太悬殊的情况下，它们在空间相遇时叠加的结果，将使空间各点的光振幅有大有小，随地而异，形成光的能量在空间的重新分布。这种在空间一定处光强度的稳定加强或减弱的现象称为光的干涉。获得相干光源，依其原理不同可分为分振幅法和分波阵面法，牛顿环和劈尖干涉是分振幅的干涉，双棱镜是利用分波阵面法而获得相干光源的。菲涅耳双棱镜可以看作是由两块底面相接、棱角很小（约为1°）的直角棱镜合成的。若置波长为λ的单色狭条光源S0于双棱镜的正前方，则从S0射来的光束通过双棱镜的折射后，变为两束相重叠的光，这两束光仿佛是从光源S0的两个虚像S1和S2射出的一样。由于S1和S2是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内再放一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。（如图17-1）因为干涉场范围比较窄，干涉条纹的间距也很小，所以一般要用测量显微镜或测微目镜来观察。图17-1 双棱镜干涉光路现在讨论屏上干涉条纹的分布情况，分别从相干光源S1和S2发出来的光相遇时，若它们之间的光程差δ恰等于半波长（λ/2）的奇数倍，则两光波叠加后为光强极小值；若δ恰等于波长λ的整数倍，两光波叠加后得光强极大值。即暗纹条件δ = （2－1）λ / 2 = ± 1, ±2 ,……（17-1）明纹条件δ = λ= 0 , ± 1, ±2 , ……（17-2）如图（17-2）所示，设S1和S2是双棱镜所产生的两相干虚光源，其间距为，屏幕到S1S2平面的距离为D，若屏上的P0点到S1和S2的距离相等，则S1和S2发出的光波到P0的光程也相等，因而在P0点相互加强而形成中央明条纹。

分光镜测三棱镜顶角实验报告

实验名称：用分光镜测三棱镜顶角一、实验目的采用自准法测量三棱镜的顶角。二、实验器材 1、分光计（1）望远镜（2）载物台（3）平行光管（4）读数装置（5）底座 2、双面反射镜 3、三棱镜三、实验原理图1是自准法测量三棱镜顶角的示意图，图中所示三棱镜是横截面为等边三角形的柱体。AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其

夹角A 称为三棱角的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱角的底面。实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB 面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB 垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜（或载物台）使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数 ??II II '和（注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 121122???????II I II I ? ?''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-? ???o o 四、实验步骤（一）分光计的调节为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计的要求是：（1）平行光管出射平行光；（2）望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）；（3）经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。调节前，应对照实物和图1的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29，使它们的光轴大致与中心转轴垂直；调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致

试验11小型棱镜摄谱仪的使用

实验二十八小型棱镜摄谱仪的使用实验内容 1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。 2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。教学要求 1．进一步认识原子辐射的微观机理，学习借助分析原子光谱的规律性研究微观世界的方法。 2．学习物理量的比较测量方法。实验器材小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为λ，由能级间的能量差E ?决定： E hc ?=λ 式中，h 为普朗克常数，c 为光速。E ?不同，λ也不同。同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。不同元素的原子结构是不相同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。发射光谱分析常用摄谱仪进行。小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。实验原理 1．氢原子光谱的规律 1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式： )4 (22 0-=n n n λλ （28-1）式中，n=3，4，5 ，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。用波数（λν 1~=）表示的巴尔末公式为：

)121(1~2 2n R H n n -==λν n=3，4，5 （28-2）式（28-2）中，H R 称为氢原子光谱的里德堡常数。用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（28-2）算出里德堡常数H R ，若与公认值H R =1.0967761710--?m 相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。 2．谱线波长的测量先用一组已知波长s λ的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数S TT 后，以S TT 为横坐标，s λ为纵坐标，作S TT ~s λ定标曲线。对于待测光谱波长的光源只要记下它各条谱线所对应的螺旋尺上读数x TT ，对照定标校正曲线就可确定各谱线的波长x λ。本实验利用汞灯为摄谱仪进行定标校正。然后测出氢原子光谱巴尔末线系各谱线的波长，再根据式（28-2）算出H R 。操作步骤： 1．对着仪器参考图或仪器使用说明书，在A A '处装上看镜目镜，熟悉摄谱仪各部分的结构及操作方法。 2．将汞灯置于 “S ”处，前后移动聚光镜1，使光源清晰地成像于狭缝处。在目镜中观察出射光谱，转动转角调节轮，使任一条光谱进入视场，轻轻转动出射聚光镜2的调焦手轮，使光谱线像聚焦清晰；再转动角调节轮，逐个观察光源的各条光谱线并与附表中列出的谱线颜色核对无误后，开始测量。依次记下各光源不同波长谱线的s λ所对应的读数S TT 。 3．将氢灯置于“S ”处，（注意：氢灯用的是是高压，调压变压器输出指示数不能超过规定的值），测出氢原子光谱中红、蓝、紫三条谱线所对应的鼓轮读数x TT 。 4．数据处理与分析：（1）列表记录所有数据，表格自拟。（2）用毫米方格作图纸，作出光谱仪的s λ~S TT 定标曲线。（3）由定标校正曲线及氢光谱测得的x TT ，求出巴尔末谱线系中三条谱线的波长，并与氢光谱的标准波长比较。（4）由氢光谱所测得的三个波长，按式（28-2）算出里德堡常数H R ，求出其平均值H R ，并与公认值比较，算出测量的不确定度。

用小型棱镜摄谱仪测定光波波长

实验十四用小型棱镜摄谱仪测定光波波长我们知道物质的原子和分子都能够辐射和吸收自己的特征光谱。分析物质的辐射或吸收光谱，就可以了解物质的组成和各成分的含量。由于光谱分析具有较高的灵敏度，特别是对低含量元素的分析准确度较高，分析速度快。因此，它在科学实验和研究中有着重要应用。实验目的１．了解棱镜摄谱仪的构造原理。２．掌握棱镜摄谱仪的调节方法和摄谱技术。３．学会用照相法测定某一光谱线的波长。实验仪器玻璃棱镜摄谱仪，汞灯，氦—氖激光器，氦—氖辉光器，读数显微镜，暗室设备等。实验原理１．棱镜摄谱仪的构造（１）准直管准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分析物质发出的光射入狭缝，经透镜L1后就成为平行光。实际使用中，为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度，在光源与狭缝之间放置会聚透镜L，使光束会聚在狭缝上。（２）棱镜部分主要是一个（或几个）棱镜P，利用棱镜的色散作用，将不同波长的平行光分解成不同方向的平行光。（３）光谱接收部分光谱接收部分实际上就是一个照相装置。它包括透镜L2和放置在L2像方焦平面上的照相底板F，透镜L2将棱镜分解开的各种不同波长的单色平行光聚焦在F的不同位置上，如图5—14—1所示。由于透镜对不同波长光的焦距不同，当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上，所以，必须适当地调整照相底板F的位置，图5 —14－1 L S P 1 L 2 L F ( ) 1 1 F λ 1 S ( ) 2 2 F λ 方可清晰的记录各种波长的谱线。 ( ) 1 1 F λ、( )L 2 2 λF 分别是波长为1 λ和L 2 λ的光所成的狭缝的像，叫做光谱线。各条光谱线在底板上按波长依次排列就形成了被摄光源的光谱图。若光源辐射的波长

分光计测量三棱镜顶角实验报告

参考报告分光计测量三棱镜顶角一、实验目的： 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2 、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角；二、仪器与用具： 1、分光计：（型号：JJY- n型,'； 2、钠灯：（型号：GY-5, 3、三棱镜棱角：60o ± 5'（材料：重火石玻璃，nD = 1.6475 ）; 4、双面反射镜，变压器（6.3V/220V）三、预习报告： 1 、实验原理（力求简要）：（1 ）分光计调整总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。分要求：有三个如下：

1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“ +”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“ +”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。 ④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。 2〉载物台垂直仪器主轴调整方法：将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。 3〉平行光管出射平行光；调整方法：从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差

望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。 4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直调整方法：望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90°，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直 2）三棱镜的顶角的测量 1〉方法：反射法测量。 2〉原理：如下图所示：一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角?，则可得到顶角A为

菲涅耳双棱镜干涉实验指导书

实验五菲涅耳双棱镜干涉 [实验目的] 1．观察和研究菲涅耳双棱镜产生的干涉现象； 2．测量干涉滤光片的透射波长(λ0)。 [仪器和装置] 白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜，菲涅耳双棱镜，双胶合成像物镜，测微目镜。 [实验原理] 如图1a 所示，菲涅耳双棱镜装置由两个相同的棱镜组成。两个棱镜的折射角α很小，一般约为5 ~ 30'。从点（或缝）光源S 发出的一束光，经双棱镜折射后分为两束。从图中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚像S 1和S 2发出的一样。S 1和S 2构成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。 a 、从图1b 看出，若棱镜的折射率为n ，则两虚像S 1、S 2之间的距离 a n l d )1(2-= （5-1）干涉条纹的间距 λa n l l l e )1(2' -+= （5-2）式中，λ为光波的波长。对于玻璃材料的双棱镜有n =1.50，则 λa l l l e ' += （5-3）可得到 e l l la ' += λ （5-4）在迭加区内放置观察屏E ，就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。若用白光照明，可接收到彩色条纹。对于扩展光源，由图2可导出干涉孔径角： ' 'l l a l += β （5-5）和光源临界宽度： ?? ? ??+== '1l l a b λβλ （5-6）从式（5-5）和（5-6）看出，当l'=0时，β=0，则光源的临界宽度b 变为无穷大。此时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。b 为有限值时，条纹定域在以下区域内: λ αλ-≤ b l l ' （5-7） a) 图 1 双棱镜干涉原理图

摄谱仪

小论文题目：设计用棱镜小型摄谱仪拍摄氢原子光谱的方法，并根据拍摄的铁及氢光谱计算出氢可见光谱（巴耳末线系）波长棱镜小型摄谱仪拍摄氢原子光谱（化学与化工学院06化学基地班，翁瑞，20061101115）原子光谱分析这门学科通常包括原子发射光谱（Atomic Emission Spectroscopy, AES）、原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）以及原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）三种分析技术。它们都是根据自由原子在取得外部能量后，产生光的自发辐射、光的吸收或是荧光辐射的光谱现象以进行元素检测的。它们的分析原理，所采用的实验设备包括光源、原子化器、分光和检测系统等都有所不同，有着各自的发展道路；但也有很多共同点，可以互相借鉴、利用。对于原子发射光谱分析，物质原子化和激发过程通常是在同一光源中进行的。例如一些热激发光源（电弧，火花，ICP光源等），在高温作用下物质解离形成的原子在其各能级间有不同的布居，此时可由于自发跃迁而产生光辐射，是为原子发射光谱。通常原子发射出大量的原子及离子光谱，包括自远紫外至可见、近红外很广的光谱域，都有元素灵敏线可选作分析线。原子发射光谱分析法可同时作多元素测定，它几乎可以测定元素周期表中全部元素，并且是一种灵敏，快速的分析方法。它应用范围十分广泛，不论是固态，液态或者气态样品都可以直接分析。虽然它的应用已久，但目前仍是元素检测的一种重要手段。原子吸收光谱分析，是利用物质的基态原子可以吸收特定波长单色辐射的光量子，其吸收量的大小是与物质原子浓度成比例的关系为基础的。采用的光源多是稳定的元素空心阴极灯或者无极放电灯。它们的光谱简单，一般可采用低色散率的光谱仪器。原子吸收光谱分析装置简单，操作方便，有好的测定精度和低检出限，因而得到广泛应用。原子荧光光谱分析，是基于自由原子吸收特定波长光量子后激发至高能态，然后再跃迁返回至基态或低能态而发出的光辐射，这样的辐射被称为荧光辐射，荧光辐射的强度除比例于自由原子的浓度外，还随着激发光的强度的增大而增强。这种

棱镜摄谱实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（3）实验名称：用小型棱镜摄谱仪测定光波波长学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：

一、实验目的：１．了解棱镜摄谱仪的构造原理。２．掌握棱镜摄谱仪的调节方法和摄谱技术。３．学会用照相法测定某一光谱线的波长。二、实验仪器：玻璃棱镜摄谱仪，汞灯，氦—氖激光器，氦—氖辉光器，读数显微镜，暗室设备等。三、实验原理： 1.棱镜摄谱仪的构造（1）准直管准直管由狭缝S1和透镜L1组成。S1位于L1的物方焦平面上。被分析物质发出的光射入狭缝，经透镜L1后就成为平行光。实际使用中，为了使光源S射出光在S1上具有较大的照度，在光源与狭缝之间放置会聚透镜L，使光束会聚在狭缝上。（2）棱镜部分主要是一个（或几个）棱镜P，利用棱镜的色散作用，将不同波长的平行光分解成不同方向的平行光。（3）光谱接收部分光谱接收部分实际上就是一个照相装置。它包括透镜L2和放置在L2像方焦平面上的照相底板F，透镜L2将棱镜分解开的各种不同波长的单色平行光聚焦在F的不同位置上，如图（1）所示。由于透镜对不同波长光的焦距不同，当不同波长的光经L2聚焦后并不分布在与光轴垂直的同一平面上，所以，必须适当地调整照相底板F的位置，方可清晰的记录各种波长的谱线。图（1）

F1λ1，F2λ2，…分别是波长λ1，λ2，…为的光所成的狭缝的像，叫做光谱线。各条光谱线在底板上按波长依次排列就形成了被摄光源的光谱图。若光源辐射的波长λ1，λ2，…等为分立值，则摄得的光谱线也是分立的，叫做线光谱；若光源辐射的波长为连续值，则摄得的是连续光谱。本实验用的小型玻璃棱镜摄谱仪，可用来拍摄可见光区域的光谱。其结构与图16—1所示的基本相同，但由于采用恒偏棱镜代替三棱镜P，因此，它的照相装置中光学系统的光轴与准直管的光轴垂直如图（2）所示。２．摄谱仪的性能（１）色散色散代表仪器的分光能力，是衡量复色光经仪器色散后各单色光分散的程度。为了得到质量较好的光谱，某一波长的谱线总是以最小偏向角的状态通过棱镜，由于不同波长的谱线有不同的最小偏向角，所以可用角色散表示棱镜色散的特征（相差单位波长的两谱线分开的角距离）。棱镜的角色散D为： D=dδm dλ ? 2sin A2 22 ? dn dλ 实际应用时，常使用线色散D1来表示相差单位波长的两谱线在光谱面上分开的距离 D1=dl dλ 得： D1=D f2′cosε 式中，f2是聚光透镜L2的焦距，ε是底片与垂直光轴平面的夹角。显然，

实验04 小型棱镜读(摄)谱仪测氢原子光谱

小型棱镜读（摄）谱仪测氢原子光谱实验原理： 1．氢原子光谱光谱线波长是由产生这种光谱的原子能级结构所决定的。每一种元素都有自己特定的光谱，所以称它为原子的标识光谱。光谱实验是研究探索原子内部电子的分布及运动情况的一个重要手段。J.J.Balmer(巴尔末,1825-1898)发现，在可见光区氢原子谱线可以由下面公式确定：）（ 2 21 211 n R H -=λ （4-1）其中n 是大于2的整数，H R 是实验常数，称为里德伯(Rydberg)常数。由上式确定的氢谱线为巴尔末线系，当n ＝3，4，5，6时，所得的谱线分别标记为αH 、βH 、 γH 、σH 。以这些经验公式为基础，N.Bohr (玻尔,1885-1962) 建立了氢原子的理论(玻尔模型)，并从而解释了气体放电时的发光过程。根据玻尔理论：当原子从高能量的能级跃迁到低能量的能级时，以光子的形式释放能量。氢原子n 能级上的能量为 2 204 8hn me E n ε= （n 是正整数），所以光子的波数 ())11()11(811 2202202204 0n n R n n c h me E E hc H n -=-=-=ελ (4-2) 其中0n =1，2，3……， n = 0n +1，0n +2，0n +3……。根据玻尔模型得到里德伯常数的理论值为 c h me R H 3 204 8ε= （4-3）代入各常数值计算，R H ＝1.097 373 153 4×107m － 1。该值与实验值十分接近。 2．恒偏向角棱镜三棱镜的光谱实验一般在最小偏向角附近进行。由于不同波长的光和不同材料棱镜折射的最小偏向角不同，测量时要先寻找各种波长的光的最小偏向角，十分不方便。为此本实验所用的摄谱仪中采用的是恒偏向角棱镜，其结构如图4－1所示。A ’BD ’是三棱镜，光线以i 角入射。在三棱镜中作一正方形AC ’EC,同时形成了一个包图4－1 恒偏向角棱镜 A ’

菲涅耳双棱镜干涉实验

研究性实验报告光的干涉实验（分波面法）激光的双棱镜干涉

菲涅耳双棱镜干涉摘要：两束光波产生干涉的必要条件是：1)频率相同；2)振动方向相同；3)相位差恒定。产生相干光的方式有两种：分波阵面法和分振幅法。本次菲涅耳双棱镜干涉就属于分波阵面法。菲涅耳双棱镜干涉实验是一个经典而重要的实验，该实验和杨氏双缝干涉实验共同奠定了光的波动学的实验基础。一、实验重点 1)熟练掌握采用不同光源进行光路等高共轴调节的方法和技术； 2)用实验研究菲涅耳双棱镜干涉并测定单色光波长； 3)学习用激光和其他光源进行实验时不同的调节方法。二、实验原理菲涅耳双棱镜可以看成是有两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。若置单色光源S0于双棱镜的正前方，则从S0射来的光束通过双棱镜的折射后，变为两束相重叠的光，这两束光仿佛是从光源S0的两个虚像S1和S2射出的一样。由于S1和S2是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放置一个屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。

如图所示，设虚光源S 1和S 2的距离是a ，D 是虚光源到屏的距离。令P 为屏上任意一点，r 1和r 2分别为从S 1和S 2到P 点的距离，则从S 1和S 2发出的光线到达P 点得光程差是： △L= r 2-r 1 令N 1和N 2分别为S 1和S 2在屏上的投影，O 为N 1N 2的中点，并设OP=x ，则从△S 1N 1P 及△S 2N 2P 得： r 12=D 2+(x-2 a )2 r 22=D 2+(x+2a )2 两式相减，得： r 22- r 12=2ax 另外又有r 22- r 12=(r 2-r 1)(r 2+r 1)=△L(r 2+r 1)。通常D 较a 大的很多，所以r 2+r 1近似等于2D ，因此光程差为： △L=D ax 如果λ为光源发出的光波的波长，干涉极大和干涉极小处的光程差是： = k λ (k=0,±1, ±2,…) 明纹 =212 k λ (k=0,±1, ±2,…) 暗纹由上式可知，两干涉条纹之间的距离是：

双棱镜光干涉实验仪说明书

用菲涅耳双棱镜测量光的波长自从1801年英国科学家杨氏（T.Young）用双缝做了光的干涉实验后，光的波动说开始为许多学者接受，但仍有不少反对意见。有人认为杨氏条纹不是干涉所致，而是双缝的边缘效应，二十多年后，法国科学家菲涅耳（Augustin J.Fresnel,1788-1827）做了几个新实验，令人信服地证明了光的干涉现象的存在，这些新实验之一就是他在1826年进行的双棱镜实验。它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。本实验通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量，要求掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧，特别要学习在光学实验中如何计算测量结果的不确定度。实验原理菲涅耳双棱镜（简称双棱镜）实际上是一个顶角A极大的等腰三棱镜，如图1所示。它可看成由两个楔角很小的直角三棱镜ABD和ACD所组成，故名双棱镜。当一个单色点光源S从它的BC面入射时，通过上半个棱镜ABD的光束向下偏折，通过下半个棱镜ACD的光束向上偏折，相当于形成S′ 1和S′ 2 两个虚光源。与杨氏实验中的两个小孔形成的干涉一样，把观察屏放在两光束的交叠区，就可看到干涉条纹。图1 点光源通过双棱镜的折射交叠区观察屏

λχd D = 其中，ｄ是两虚光源的间距，D 是光源到观察屏的距离，λ是光的波长。用测微目镜的分划板作为观察屏，就可直接从该测微目镜中读出条纹间距χ值，D 为几十厘米，可直接量出，因而只要设法测出ｄ，即可从上式算出光的波长λ。图2 二次成像光路测量ｄ的方法很多，其中之一是“二次成像法”，如图2所示，即在双棱镜与测微目镜之间加入一个焦距为?的凸 L ，当D ＞4?时，可移动L 而在测微目镜中看到两虚光源的缩小像或放大像。分别读出两虚光源像的间距ｄ1和ｄ2，则由几何光学可知：ｄ＝21d d 正如杨氏实验可把双孔改为双缝一样，为了增加干涉条纹的亮度，可把上述实验中的点光源改为线光源，只要线光源的方向与双棱镜的棱边方向平行即可。当然，若线光源与棱边不平行或线光源的宽度太大变成了面光源，则干涉条纹会相互重叠而模糊直至消失，这是光源的空间相干性问题。实验装臵本实验装臵由双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜等组成。