光栅的衍射

转动狭缝，使象处于水平，调节平行光管倾斜度，使狭缝与
中间横叉丝重合，并且左右微调望远镜时，狭缝总在横叉丝
上移动。然后把狭缝转过90°，使之与竖直叉丝平行。
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2 安置光栅，调节平台，使达到入 射光垂直照射在光栅表面
将光栅按与平面镜相同位置放在载物台上， 先使光栅平面与平行光管轴线大致垂直，然 后仅以光栅镀膜面为反射面（此时反射光线 很弱），用自准直法调节光栅面与望远镜轴 线垂直。由于望远镜已固定，不能再动，只 可调光栅支架或载物台的两个螺丝a3和a2， 调好后固定载物台。
2 汞的光谱线为什么会有不同颜色？ 3 什么是自准直状态？ 4 熟悉图七的光路，说明为什么望远镜在调
整后看到的是平行光 5 使叉丝正确对准谱线，应该用什么旋钮？ 6 如果光栅平面与转轴平行，但刻痕与转轴
不平行，则整个光谱有什么异常？
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[思考题]
1 若平面镜两面的绿十字像，一个偏高， 在水平线上方距离为ａ；另一个偏下， 与水平线距离为5a，应如何调节？
(a+b)sinψk=± kλ 或写为
（1）
dsinψk =± kλ
（2）
其中是光栅常数，a和b分别为透光部分和不透
光部分的宽度，为衍射角， 为入射光波长，k
给出了该明纹的级次。
2
[实验原理］
如果入射光不是单色光，由（2）式可以看出， 对于同一k级明纹，不同波长 的光，其衍射角 也不相同。于是复色光被分解，在同一k级中，
k

1 4


k
k
k k

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4 将测量数据填入表格并计算比较 误差
E 0 100% 0
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［注意事项］
1 分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在 制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动 狭缝。
2 光栅是精密光学器件，严禁用手触摸刻痕，注意 轻拿轻放，以免弄脏或损坏。
[实验目的］ 1．了解光栅的主要特性； 2．掌握分光计的调整和应用； 3．观察光栅衍射现象，测定汞在可
见光范围内几种谱线的波长。
1
(a b) sink k
[实验原理］
根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在 光栅面上时，将产生夫琅和费衍射现象，k如图 一所示。产生明条纹的条件为
按波长大小依次排列。当k＝0时，任何波长的
光均满足，各色光叠加在一起形成白色条纹， 称为中央明纹。因此可以看到，复色光的衍射 图样是在中央明纹的两侧对称地分布着k＝1， 2，3…的各级彩色谱线，称为衍射光谱。 如果已知光栅常数d，用分光计测出k级光谱中 某一明条纹的衍射角，利用式（2）可求出该 谱线对应的单色光波长。
3
4
［实验仪器］
分光计、汞灯、光栅。
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[实验内容］
1. 调整分光计处于正常工作状态。 分光计的结构
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2、分光计的调整
(1)目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管 用目测粗调成水平，并与中心轴垂直(粗调是 后面进行细调的前提和细调成功的保证)。
(2)用自准法调整望远镜，使其聚焦于无穷远。 平行光进入物镜后，聚焦于物镜的焦平面上， 称望远镜聚焦于无穷远。
2 利用本实验装置怎样测量光栅常数？wk.baidu.com 3 当用钠光（5893 ）垂直入射到每毫
米有500条刻痕的光栅上时，最多可见 几级光谱？请说明理由。 4 如果光线不是垂直入射光栅面，对测 量结果有什么影响？
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转动望远镜，观察衍射光谱的分布情况，注 意中央明纹两侧的衍射光谱是否在同一水平 面内。如观察到谱线高低有变化，说明狭缝 与光栅刻痕不平行，这时可调a1，直至在同 一平面内。
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3、测量汞的谱线波长
为了消除分光计刻度盘的偏心差，对同一方位要同时 读出两游标盘的读数，取其平均。例如，对＋K级， 左右游标读数分别为 及，对－K级，左右游标读数分 别为及，则K级衍射角为
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(3)调整望远镜光轴，使之与分光 计的中心轴垂直。
逐次逼近各半调整法。
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（4）调整平行光管

用目测粗调，调节平行光管水平方位螺丝和倾斜度螺丝，使
平行光管从水平方向和竖直方向观察都与望远镜方位一致。

点燃汞光灯、照亮狭缝。前后移动平行光管的套筒，使狭缝
位于物镜焦平面上，从望远镜中看到清晰的狭缝像。
7. 汞灯需与限流器串联使用，不可直接与220V 电源相联，否则立即烧毁。
8. 级谱线很强，长时间观察会伤害眼睛，观察 时必须在狭缝前加一两层白纸以减弱光强。
9. 汞灯的紫外光很强，不可直视，以免灼伤眼 睛。
10. 汞灯在使用时不要频繁启闭，否则会降低 其寿命
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［预习题］
1 若光栅中每毫米有400条刻痕，则光栅常数 d＝_________。
3 在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否 锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。
4 测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便 提高工作效率和测量准确度。
５ 在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方 位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零 点。
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［注意事项］
6．一定要认清每个螺丝的作用再调整分光计， 不能随便乱拧。掌握各个螺丝的作用可使分光 计的调节与使用事半功倍。
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(2)用自准法调整望远镜，使其聚 焦于无穷远
①调节目镜调焦手轮,直到能够清楚地看到分划 板"准线"为止。
②接上照明小灯电源，打开开关，可在目镜视 场中看到如图八所示的“准线”和带有绿色小 十字的窗口。
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(2)用自准法调整望远镜，使其聚 焦于无穷远
将平面镜按下图示方位放置在载物台上。