光栅衍射实验.docx

一、名称：光衍射核51粟文2015011744
二、目的：
(1)一步熟悉分光的整与使用;
(2)学利用衍射光定光波波及光常数的原理和方法;
(3)加深理解光衍射公式及其成立条件。
三、原理：
数和光波波长。
①调整光栅平面与平行光管的光轴垂直。平行光垂直入射于光栅平面，这是式(2)成立的条
件，因此应做仔细调节，使该项要求得到满足。调节方法是:先将望远镜的竖叉丝对准零级
谱线的中心，从刻度盘读出入射光的方位(注意:零级谱线很强，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其光强)。再测出同一m级左右两侧一对衍射谱线的
方位角，分别计算出它们与入射光的夹角，如果二者之差不超过a＇角度，就可认为是垂直
入射。
3
—
平行光管光栅望远镜
ab
c
光栅G在小平台上的位置
光栅调节示意图
②课前由式(2)推导出d和的不确定度公式。为了减少测量误差，应根据观察到的各级谱
线的强弱及不确定度的公式来决定测量第几级的
A．用dsin
m
m
推导d的不确定度
d
dsin
m
m
=>
dm
/sin
m
lnd
lnm
ln
ln(sin
m)
lnd
1
lnd
1
lnd
cos
m
m
m
m
sin
m
dd(m)2
(
)2
(1)2
m2
m
tgm
Q
m
0
0
dd(
1
)2
m2
d
1
m
tg
m
tgm
B．
的不确定度
dsin
m
m
=>
dsin
m/m
ln
lnm
lnd
ln(sin
m)
ln
1
ln
cos
m
1
ln
d
d
m
sin
m
tgm
m

较为合理。
1
tgm
1
m
4
—
(
d)2
(
1
)2
m2
(
m)2
d
tg
m
m
Qm
0
(
d)2
(
1
)2
m
2
d
tgm
Qsin
m
m
/d
所以，m越大，
d、
越小。在可能看清的情况下，
m取的越大，测得的值误差越小。
③测定
m。光线垂直于光栅平面入射时，对于同一波长的光，对应于同一
m级左右两侧的
衍射角是相等的。为了提高精度，一般是测量零级左右两侧各对应级次的衍射线的夹角
2m，如图所示。测量时应注意消除圆度盘的偏心差。
○4求d及。，由测得的绿线衍射角m求出光栅常数
d。再用已求出的d测出水银灯的两条黄线和一条最亮的紫线的波长，并计算d和的不确
定度。
（3）在i15时，测定水银灯光谱中波长较短的黄线的波长。
①使光栅平面法线与平行光管光轴的夹角(即入射角)等于150'，同时记下入射光方位和光
栅平面的法线方位。调整方法自拟，课前考虑好。
可以借助用平面镜与光栅平面平行进行调节。先固定外刻度盘转动内盘（内盘小平台不与内
盘发生相对移动）。预转15，然后看十字叉丝是否与叉丝对齐后读方位与初始方位的差即为入射角的值。
②测定波长较短的黄线的衍射角m。与光线垂直入射时的情况不同，在斜入射