大学物理实验《分光计的调整与使用》
分光计的调整与使用实验报告
分光计的调整与使用实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构和工作原理。
2、掌握分光计的调整方法，使其达到测量要求。
3、学会用分光计测量三棱镜的顶角和最小偏向角。
二、实验原理1、分光计的结构和原理分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、读数圆盘等部分组成。
望远镜用于观察和瞄准目标，平行光管产生平行光，载物台放置被测物体，读数圆盘用于测量角度。
分光计的测量原理基于光的反射和折射定律。
当光线通过分光计时，通过测量角度可以计算出相关物理量。
2、三棱镜顶角的测量测量三棱镜顶角可以采用自准法或反射法。
自准法是利用望远镜自身射出的平行光经三棱镜两光学面反射后再次进入望远镜，使分划板上的十字叉丝像与分划板上的十字准线重合，从而测量出顶角的角度。
3、最小偏向角的测量当光线以一定入射角入射到三棱镜的某一光学面上，折射后射出时，出射光线的偏向角随入射角的改变而改变。
当入射角等于出射角时，偏向角达到最小值，称为最小偏向角。
通过测量最小偏向角，可以计算出三棱镜对该波长光的折射率。
三、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯、平面反射镜四、实验步骤1、分光计的调整（1）目测粗调使望远镜和平行光管大致水平，载物台大致水平且与中心转轴垂直。
（2）望远镜的调整点亮目镜照明小灯，调节目镜使分划板清晰。
将平面反射镜放置在载物台上，使反射面与望远镜光轴大致垂直。
通过望远镜观察反射镜，调节望远镜俯仰螺丝，使反射的十字像清晰，并与分划板上的十字准线重合。
（3）平行光管的调整打开平行光管光源，调节平行光管狭缝宽度适中。
将望远镜对准平行光管，调节平行光管的俯仰螺丝，使狭缝像清晰且与分划板上的十字准线平行。
2、测量三棱镜顶角（1）自准法将三棱镜放置在载物台上，使三棱镜的一个光学面与平行光管垂直。
转动望远镜，使其对准三棱镜的另一个光学面，找到反射的十字像，记录此时两个角度读数。
重复测量多次，计算顶角平均值。
（2）反射法将三棱镜放置在载物台上，使三棱镜的两个光学面分别与望远镜光轴大致成相等的角度。
大学物理实验分光计的调整与使用实验报告
大学物理实验分光计的调整与使用实验报告大学物理实验分光计的调整与使用实验报告引言：分光计是一种常用的实验仪器，广泛应用于物理、化学、生物等领域的实验中。
本实验旨在熟悉分光计的结构和工作原理，并通过实际操作调整和使用分光计，掌握其正确的使用方法。
一、分光计的结构和工作原理1. 分光计的结构分光计主要由光源、准直系统、单色器、样品室和检测器等部分组成。
其中，光源提供光线，准直系统将光线聚焦，单色器将多色光分解为单色光，样品室用于放置待测样品，检测器接收光信号并输出电信号。
2. 分光计的工作原理分光计的工作原理基于光的衍射和干涉现象。
当光通过准直系统后，进入单色器，单色器通过光栅或棱镜将多色光分解为单色光，然后单色光进入样品室与待测样品相互作用，样品吸收或反射特定波长的光，最后通过检测器检测到的光信号转化为电信号。
二、分光计的调整1. 准直系统的调整准直系统的调整是保证光线能够准确进入单色器的关键。
首先，打开分光计，调节光源位置，使其与准直系统中心对齐。
然后，调节准直系统的调焦旋钮，使光线在单色器入口处形成清晰的光斑。
最后，使用目镜观察光斑，通过调节准直系统的调焦旋钮，使光斑在目镜中移动到中心位置。
2. 单色器的调整单色器的调整是保证光线能够被准确分解为单色光的关键。
首先，选择适当的单色器，根据待测样品的波长范围选择合适的单色器。
然后，调节单色器的入射角和旋钮，使光线通过单色器后，能够被分解为所需的波长范围。
最后，使用检测器检测单色光的强度，通过调节单色器的旋钮，使单色光的强度达到最大值。
三、分光计的使用1. 样品室的使用样品室是用于放置待测样品的部分。
在使用样品室前，应先清洁样品室，确保无杂质。
然后，将待测样品放置在样品室中，注意样品的摆放位置应与光线垂直，以避免光线的散射和干扰。
最后，关闭样品室，确保光线只能通过样品与之相互作用。
2. 检测器的使用检测器是用于接收光信号并转化为电信号的部分。
在使用检测器前，应先调节检测器的增益和灵敏度，使其适应待测样品的光强。
大学物理实验《分光计的调整与使用》
中央明条纹 k =0
一级明条纹 k = +1
返回
实验操作
将光栅放在已调整好的载物台上，使入射光垂直照射光栅 表面，并且平行光管狭缝应与光栅刻痕平行。锁定载物台。 转动望远镜观察衍射光谱的分布情况。找出并测量汞灯的 第一级光谱线的蓝、绿、黄1和黄2所对应的衍射角。 由于衍射光谱对中央明条纹是对称的，为了提高测量精度， 测量第一级光谱时应测出+1和-1级光谱线的位置。两位置 的差值即为相应谱线的衍射角。
3、调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直 4、调整平行光管
返回
目测粗调
步骤：调节望远镜下的光轴高低调节螺丝和载物平台下的 三个调平螺丝，使望远镜和平台基本水平。将双面反射镜 放在载物台的适当位置，转动望远镜让望远镜光轴横在面 前，。在垂直于望远镜的方向望去，可将望远镜的镜口视 为一条直线B，平面镜的一个反射面可视为另一条直线A （图示）。如果A，B两条直线平行，则望远镜的光轴垂直 平面镜。将载物台转动180°，使平面镜的另一面对着望远 镜的镜筒，同样满足两条直线平行，此时载物台和望远镜 的光轴“初步接近”同时垂直于一起中心轴的状态。 最终要求达到：将双面反射镜放在载物平台上，与望远 镜筒垂直，视场中能看到亮十字和十字的像，将平台转过 180°，视场中仍能看到十字的像。 返回
望远镜
望远镜是由物镜和自准直目镜（内有分划板叉丝和 小十字）组成的一个圆筒。照明望远镜内部视场 （带有小十字的分划板叉丝）的小灯泡的光自筒下 面进入望远镜中，通过与镜轴成45°角的半透半反 平玻璃反射照亮分划板叉丝端有一狭缝，其宽度由狭缝宽度调 节手轮调节。狭缝整体被固定在一个可伸缩的套筒上。 平行光管的另一端装有消色差透镜组。调整可伸缩的套 筒，当被照亮的狭缝恰好位于透镜的焦平面上时，由平 行光管出来的是平行光束，调整好狭缝的焦距后，可用 狭缝装置锁紧螺丝锁定。平行光管的水平度可用平行光 管光轴高低调节螺丝来调节。
分光计的调整与使用实验报告
分光计的调整与使用实验报告分光计的调整与使用实验报告引言：分光计是一种常用的实验仪器，用于测量物质的吸收光谱和发射光谱。
本实验旨在探究分光计的调整方法以及正确使用分光计的技巧。
一、分光计的调整1. 光源调整：分光计的光源是实验的关键，它需要稳定且具有较高的亮度。
在调整光源时，首先要确保它的位置正确，通常位于分光计的顶部。
然后，使用调节旋钮调整光源的亮度，使其达到适当的亮度水平。
2. 光栅调整：光栅是分光计中的另一个重要组件，它用于分离入射光的不同波长。
在调整光栅时，需要先将分光计的光栅旋钮置于初始位置，然后使用调节旋钮逐渐移动光栅，直到观察到最清晰的光谱。
3. 光路调整：光路的调整对于分光计的准确测量至关重要。
在调整光路时，首先要确保光路中没有杂散光干扰。
可以通过调整分光计的光路盖板或使用遮光板来消除杂散光。
其次，需要确保光路中的光线垂直于光栅，可以通过调整光路盖板的角度来实现。
二、使用分光计的技巧1. 校准分光计：在进行任何实验之前，必须先校准分光计。
校准分光计的方法是使用已知浓度的标准溶液，测量其吸光度，并与已知数值进行比较。
如果差异较大，可能需要调整分光计的参数或进行维护。
2. 选择合适的波长：不同物质在不同波长下的吸光度不同，因此在测量物质的吸光度时，应选择合适的波长。
可以通过观察样品的光谱图，找到吸光度最大的波长，并将分光计设置为该波长。
3. 注意样品的处理：在测量样品吸光度之前，需要对样品进行适当的处理。
例如，如果样品是固体，需要将其溶解在适当的溶剂中。
如果样品是液体，需要注意避免气泡的产生，以免干扰测量结果。
4. 记录实验数据：在进行实验时，应准确记录实验数据，包括吸光度的数值以及所用的波长和样品浓度。
这样可以方便后续的数据分析和比较。
结论：通过本次实验，我们了解了分光计的调整方法和使用技巧。
正确调整分光计的光源、光栅和光路可以保证实验的准确性和可靠性。
合理选择波长、处理样品和记录实验数据也是使用分光计的重要技巧。
大物实验-分光计的调节与使用
大学物理实验一．实验名称：分光计的调节与使用 二．实验仪器：分光计，三棱镜 三．实验原理:1.三棱镜色散原理：入射光与出射光夹角是偏向角。
在某个入射角处，偏向角最小，为最小偏向角m in δ2.折射率计算公式：2sin2sinn minA A δ+=，A 为棱镜的顶角。
由此可知，求棱镜材料折射率必须先测其顶角和最小偏向角m in δ3.本实验是使光束经平行光管后通过待测光学元件，用望远镜观测光线通过待测光学元件的偏折，从而确定光学元件的某些技术参数，如顶角，折射率，光栅常数，光波长等等。
四．实验步骤：（目测初调➡望远镜调节➡望远镜轴线及平台与中心转轴垂直➡平行光管轴线与中心转轴垂直➡读数系统的调节➡测量三棱镜顶角和最小偏向角）1）目测粗调：使望远镜，载物台及平行光管基本水平（通过调节望远镜的俯仰调节螺丝和载物台下的调节螺丝，使望远镜和载物台基本水平）2）望远镜调节：（1）目镜调节：调节目镜调节手轮，看清叉丝；（物镜调焦：前后移动目镜套筒，看清绿色十字架）3）望远镜轴线及平台与中心转轴垂直：（判断望远镜转轴与中心主轴垂直依据：由反射镜两个面反射的十字相都与分划板的十字叉丝重合；各半调节法：调节倾角螺钉和载物台调节螺钉调整十字相与分划板的十字叉丝重合的过程。
）a.将双面反射镜放在载物台任意两螺钉的中垂线上，并正对望远镜。
b.使用各半调节法，使十字相与分划板的十字线重合；c.载物台转动180°，使用各半调节法，使成像也与十字叉线重合；d.调整完毕不再动倾角螺丝和调节螺丝；e.使平面镜正对望远镜；f.用各半调节法调螺丝c ，使十字光标与十字线重合，并180°调节，使重合；至此不动螺丝c ；4）平行光管轴线与中心转轴垂直：将望远镜正对平行光管，打开灯照亮狭缝，松开套筒锁定螺钉，调节套筒前后位置直到看到清晰的狭缝象；使缝宽约为1毫米，转动狭缝呈水平状态，与中间横线重合；再转为水平状态；5）读数系统调节：将游标置于一左一右➡松开望远镜与刻度盘的锁定螺丝，转动刻度盘使使游标的零度分别对准90度和279度，锁定➡松开望远镜锁定螺丝。
大学物理实验——分光计的调整和使用
1、伸缩狭缝筒，使望远镜中的狭缝像清晰；
2、调节平行光管倾角 螺钉使狭缝与叉丝 中间水平线重合；
3、转动狭缝竖直， 锁住狭缝锁紧螺钉。
4、实验内容
（1）调节三棱镜两个光学面 的法线垂直于分光计中心轴
要求：转动载物台时三棱镜两个光学面反射的
亮十字像都能与望远镜叉丝上交点重合。
233º13΄
设置两个弯游标的原因： 消除主刻度盘和游标盘的偏心差
主刻度盘 游标盘
1 2
(左
右)
12(左2左1右2右1)
3、分光计的调整
主要调整各个部件轴线方向间的关系。 调整分两步： （1）目视粗调 要求：1、望远镜与平行光管共轴；
2、望远镜和平行光管轴线水平； 3、载物台平面水平。 操作：调节望远镜与平行光管的俯仰和水平 调节螺钉；调解载物台调平螺钉。
谢谢
调好之后就不能再调节了， 但 望远镜和载物台可以任意转动；
（5）测量时使游标盘固定不动，主刻度盘 随望远镜一起绕分光计中心轴转动；
（6）左右两个游标的读数不能混淆。
数据处理注意事项
1、读数可以按需要加上或减去360°；
2、计算u ( n ) 时，角度不确定度的
单位应为弧度；
3、实验仪器的最大误差限 2
（2）细调
细调1：调整望远镜光轴与分光计中心轴 垂直并聚焦于无穷远
望远镜的结构
反射像
调整步骤及
要求：
1、旋转目镜
调焦手轮使
叉丝清晰；
2、伸缩目镜
叉 丝
筒使反射的 亮十字像清
上
晰；
交 点
分划板视场 叉丝像
3、旋转载物台使光学平板两个面反射的亮 十字像都能与望远镜的叉丝上交点重合。
大学物理实验-分光计的调整和使用
记录数据
在实验报告中详细记录每 次测量的起始角度、终止 角度以及对应的角度差值。
数据处理
根据测量结果计算平均值、 标准差等统计量，分析测 量结果的可靠性。
数据绘图
将测量结果绘制成图表， 如角度与刻度盘读数的关 系图，便于分析和比较。
误差分析
01 02
系统误差
由于仪器本身的不完善、环境因素（如温度、湿度）的影响以及实验方 法的局限性等引起的误差。系统误差可以通过校准仪器、控制实验条件 和改进实验方法等方式减小。
分光仪的调整和使用对于实验结果的影响非常大，因此需要掌握其基本原理和操作 方法。
本实验将通过实际操作，让学生了解分光仪的结构和工作原理，掌握其调整和使用 方法，为后续的光谱分析和物理实验打下基础。
02 分光计的原理
分光计的结构
望远镜用于观察棱 镜光谱，并调节棱 镜角度。
载物台用于放置棱 镜，可以在刻度盘 上移动。
大学物理实验-分光计的调整和使 用
contents
目录
• 引言 • 分光计的原理 • 分光计的调整 • 分光计的使用 • 实验总结与思考
01 引言
实验目的
掌握分光计的调整和 使用方法
了解分光仪在光谱分 析和物理实验中的应 用
学习测量光波波长的 原理和技术
实验背景
分光仪是一种用于测量光波波长的精密仪器，广泛应用于光谱分析和物理实验中。
细调
调节望远镜的焦距
01
通过调节望远镜的焦距，使望远镜能够清晰地观察到分光计刻
度。
微调载物台和测角仪
02
通过微调载物台和测角仪的位置，使分光计的读数更加准确。
重复调整
03
在调整过程中，可能需要重复进行粗调和细调，以确保分光计
大物实验报告——分光计的调整与使用(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】分光计的调整与使用【实验目的】（1）了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。
（2）掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。
（3）学会测量三棱镜的顶角。
（4）推导分光束法，自准直法测量三棱镜顶角的公式。
【实验原理】1. 分光束法测三棱镜的顶角如图3.11.10所示，此时光束同时照在棱镜的两个侧面上，分别测出光线左向反射线角位置L 及右向反射线角位置R ，则由图3.11.10可证L R 1||2αϕϕ=-（3.11.1）（a ）（b ）图3.11.10为了消除分光计刻度盘的偏心误差（见“附 消除偏心差的原理”），测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标Ⅰ，Ⅱ上都要读数，然后取平均值，于是[]LI RI LII RII 1||||4αϕϕϕϕ=-+- （3.11.2）2. 自准直法测三棱镜的顶角如图3.11.11所示，LI RI LII RII 180||||1802A ϕϕϕϕϕ=︒--+-=︒-（3.11.3）3. 最小偏向角的测定及折射率计算图 4.11.12 所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。
光线通过棱镜时，将连续发生两次折射，出射光线和入射光线之间的交角 称为偏向角。
i 1为入射角，1i '为出射角， 为棱镜的顶角。
当i 1改变时， 随之改变。
可以证明，当i 1＝1i '时，偏向角 有最小值min ，此时入射角i 1＝(min + )/2，折射角i 2＝/2，由折射定律n sin i 2＝sin i 1，可得三棱镜的折射率为min sin 2sin2n θαα+=（3.11.4）因此，对于具有棱柱形的透明物体，只要测出最小偏向角min 及入射面出射面之间的夹角 ，就可由式（4.11.4）计算出棱镜对该种光的折射率。
应当注意，通常所说的某物质折射率n ，是对钠黄光（波长 为5 893 Å）而言。
图 3.11.11图3.11.12用分光计可以精确地测得棱镜的min和，从而求得该棱镜的折射率。
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调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直
经过目测粗调后，在两个反射面都能看到 十字像。用“减半”调节法调节载物台下 的调平螺丝和望远镜高低调节螺丝，达到： 从双面镜的两个反射面反射回来的十字像 都与分划板的上十字线重合。
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减半调节法
每次让十字像向分划板上十字线靠近一半，转过180°后， 再靠近一半。对于每一个反射面的每一次调节都必须是： 载物台和望远镜各调一半。如此反复调节，可较快的使十 字像与分划板上十字线重合。
读数装置
读数装置由主刻度盘和游标盘组成。主刻度圆盘分为 360°，最小刻度为0.5 °，小于0.5 °则用游标读 数。游标上刻有30小格，每小格对应角度为1‘。角 度游标读数的方法与游标卡尺的读数方法相似。
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实验原理及步骤
（一）、分光计的调整 （二）用光栅测量光波波长
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1、目测粗调
2、调节望远镜
望远镜
望远镜是由物镜和自准直目镜（内有分划板叉丝和 小十字）组成的一个圆筒。照明望远镜内部视场 （带有小十字的分划板叉丝）的小灯泡的光自筒下 面进入望远镜中，通过与镜轴成45°角的半透半反 平玻璃反射照亮分划板叉丝和小十字。
平行光管
在圆筒平行光管的末端有一狭缝，其宽度由狭缝宽度调 节手轮调节。狭缝整体被固定在一个可伸缩的套筒上。 平行光管的另一端装有消色差透镜组。调整可伸缩的套 筒，当被照亮的狭缝恰好位于透镜的焦平面上时，由平 行光管出来的是平行光束，调整好狭缝的焦距后，可用 狭缝装置锁紧螺丝锁定。平行光管的水平度可用平行光 管光轴高低调节螺丝来调节。
分光计的调整与使用
哈尔滨工程大学物理实验中心
实验目的 实验仪器
实验原理及步骤
思考题
了解分光计的基本结构和工作原理，掌 握分光计的调整方法； 学习用衍射光栅测光波波长的原理和方 法；
加深对光栅衍射理论的理解；
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分光计:
分光计是用来精确测量光纤间夹角的一种仪器，例如 入射光与折射光之间的夹角，光纤衍射光的偏转角等，也 常用来测量折射率、角度、波长色散率和光栅常数等。任 何一台分光计必须具备以下四个主要部件：平行光管、望 远镜、载物台和读数装置。
分 划 板
a/2
a
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十字像
分 划
亮十字
板
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调整平行光管
用已调整好的望远镜来调整平行光管。 调整方法： （1）从侧面和俯视两个方向用目视法把平行光管光轴大 致调节到与望远镜光轴相一致。接通光源的电源，使之充 分照亮平行光管的狭缝。 （2）打开狭缝，从望远镜中观察同时调节平行光管狭缝 与透镜间的距离，直到看见清晰的狭缝像为止。然后调节 狭缝宽度使之既窄又亮。 （3）调节平行光管的倾斜度，使狭缝的像位于望远镜视 场的中间。
当从目镜中观察分划板叉丝不清楚时，用目镜视度调节手 轮调节目镜焦距，调节清楚后锁紧目镜锁紧螺丝。 若所成的像不清楚时，可松开目镜锁紧螺丝，拉伸望远镜 目镜调节望远镜物镜焦距，使成像清晰。 将望远镜支架和刻度盘固定在一起，它可绕分光计中心轴 旋转，转过的角度借助游标来读出。望远镜的倾斜度可用 光轴高低调节螺丝来调节。
注意：测量每一条谱线时，在刻度盘上的两个游标都要读 数，然后取其平均值。 返回
数据记录及处理
游标读数 谱线 左 -1 级α +1 级α +
左
1 1 1 2 1 11 12 2
蓝 右 左
绿 右 左
黄1 右 左
黄2 右
右
1 1 2 2
载物台
载物台是用来放置待测件的。 台面下方装有三个细纹螺丝，用 来调节台面的倾斜角度。这三个 螺丝的中心组成一个正三角形。 松开载物台锁紧螺丝，载物台可 以单独绕分光计中心轴转动，也 可沿中心轴升降以适应不同待测 件；旋紧载物台锁紧螺丝，载物 台将与游标盘固定在一起。游标 盘可用游标盘止动螺丝固定，然 后用游标盘微动螺丝尽行微调。
3、调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直 4、调整平行光管
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目测粗调
步骤：调节望远镜下的光轴高低调节螺丝和载物平台下的 三个调平螺丝，使望远镜和平台基本水平。将双面反射镜 放在载物台的适当位置，转动望远镜让望远镜光轴横在面 前，。在垂直于望远镜的方向望去，可将望远镜的镜口视 为一条直线B，平面镜的一个反射面可视为另一条直线A （图示）。如果A，B两条直线平行，则望远镜的光轴垂直 平面镜。将载物台转动180°，使平面镜的另一面对着望远 镜的镜筒，同样满足两条直线平行，此时载物台和望远镜 的光轴“初步接近”同时垂直于一起中心轴的状态。 最终要求达到：将双面反射镜放在载物平台上，与望远 镜筒垂直，视场中能看到亮十字和十字的像，将平台转过 180°，视场中仍能看到十字的像。 返回
双面反射镜的方法
将双面镜放置在载物 平台中央，与平台上的 任意两个调节螺丝的连 线垂直,如右图。
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调整望远镜的光轴与仪器主转轴垂直的方法示意图
A B
平 面 镜 的 边
载 物 台
望 远 镜
望 远 镜 光 轴 载 物 台 调 平 螺 丝 高 低 调 节 螺 丝
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十字像
分 划
亮十字
板
返回
调节望远镜
d sin
标 (10-6 m)
标
Er
标
100%
返回
思考题
实验中若把光栅面放反了，或者是没有将 光栅放在载物台中央，是否会引入附加误 差？
利用本实验装置怎样测定光栅常数？ 当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？ 分光计游标盘上为什么要设置两个游标？
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视场中狭缝的像的位置
分
狭缝 亮十字
划 板
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1、原理
2、实验操作 3、数据记录及处理
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原理
a bsin k
k
d sin k k
(k =0，1，2，…)
入射光d a 光栅源自1d sin 1b
1
黄1 黄2 绿蓝
黄1 黄2 绿 蓝
一级明条纹 k = -1
中央明条纹 k =0
一级明条纹 k = +1
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实验操作
将光栅放在已调整好的载物台上，使入射光垂直照射光栅 表面，并且平行光管狭缝应与光栅刻痕平行。锁定载物台。 转动望远镜观察衍射光谱的分布情况。找出并测量汞灯的 第一级光谱线的蓝、绿、黄1和黄2所对应的衍射角。 由于衍射光谱对中央明条纹是对称的，为了提高测量精度， 测量第一级光谱时应测出+1和-1级光谱线的位置。两位置 的差值即为相应谱线的衍射角。