实验十七  分光计的使用   用光栅测波长

【预习题】

1．分光计主要由几部分组成？各自作用是什么？

答：（1）分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个部分组成。（2）底座上承载着其它四个部分，其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动；平行光管用来产生平行光；载物台用来放置被测样品；望远镜用来接收平行光；刻度盘与游标盘配合用来读取数据。

2．分光计调节要求是什么？

答：分光计的调节要达到三个要求：（1）望远镜能接收平行光。（2）平行光管能发出平行光。（3）望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。载物台与仪器的主轴垂直。

3．用光栅测波长时，光栅应如何放置？为什么？

答：用光栅测波长时按图17-7放置光栅。因为这样放置可方便调节。当调节平行光垂直照射光栅表面时（即光栅平面与平行光管轴线垂直），只须调节螺钉Ⅰ和Ⅱ；调节平行光管的狭缝与光栅刻痕平行时，只须调节螺钉Ⅲ。

【思考题】

1．为什么要用各半调节法调节望远镜的主轴垂直于仪器的主轴？

答：综合考虑调节载物台调平螺钉Ⅰ或Ⅱ与调节望远镜水平度调节螺钉对正反两面亮十字反射像与分划板上方的水平刻线间高度差的相互影响，从而加快调节速度。

2．当狭缝过宽或过窄时，将会出现什么现象？为什么？

答：当狭缝过宽时，衍射条纹将变粗，相互靠近的条纹无法分开，在测量时难以确定条纹的中心位置。

当狭缝过窄时，将看不见衍射条纹，因而无法测量。

3．用公式测光波波长应保证什么条件？实验中如何检查条件是否满足？

答：用公式 测光波波长应保证：平行光垂直照射在光栅上。实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。0级谱线应与竖叉丝重合，且被测量用（中叉丝）的水平叉丝平分。光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝（上叉丝）重合。

 

第二篇：实验十七 分光计的调整及光栅衍射实验

分光计的调节与应用-光栅衍射法测光波波长

Measurement of light wavelength using spectrometer

衍射光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件，实验中所用透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙，一般每毫米约250-600条线。

【实验目的】

分光计的调整与使用、衍射光栅测定光谱波长

【实验原理】

透射光栅光路图如图１所示，当光垂直入射，有：　　　　　　　　　                          

图1　光栅衍射                    图2 光栅衍射光谱示意图

当望远镜从位置1转到位置2时，夹角为，如图3所示：

图3 望远镜的转角

各光谱的衍射角            

【仪器介绍】

分光计的结构示意图

图5　分光计的读数盘

刻度盘为334⁰30’稍多一点，游标盘上的第17格恰好与刻度盘上的刻度对齐，因此读数为334⁰30’+17’=334⁰47’。

【实验内容】

1. 粗调分光计

（1）调平望远镜和平行光管，三垂直—－望远镜轴线、载物平台、平行光管轴线分别垂直于中心转轴。

（2）调焦目镜，通过目镜能清晰地看到分划板上铅直清晰的叉丝刻线和十字光标，粗调平行光管物镜，调出清晰竖直的狭缝像。

（3）载物台放上平面反射镜（放法如图6所示），观察绿十字像（注意观察狭缝像“尾巴”），并调节物镜使之清晰竖直。

2.细调分光计

（1）各半调节法，调节a1(a2)和螺钉14，使绿十字像调到oo’线上，载物盘转过180⁰调节使绿十字像到oo’线上；重复上述过程。

（2）转动平面镜90⁰，调节a3使绿十字像到oo’线上

（3）平行光管细调，调节狭缝像清晰、铅直，宽度为1mm左右。                                                                                                                                    　　　　　　　　

3.光栅的调节:与平面镜放法一样，调节光栅平面与入射光垂直。                                                        

4测量汞光谱线第一级(k=1)的衍射角:将望远镜分别位置1和位置2,使分划板上的叉丝竖线对准该谱线,读出左、右游标读数，记入下表，然后根据公式（2）计算它们的衍射角。

然后可根据公式（1）计算各条光谱线的，并与公认值（Ｐ27表0-6）比较，求出，光栅常数。

　

【注意事项】

1.汞灯为冷光源，关灯后要冷却方可再次点亮；另外，汞灯紫外线很强，不可直视。

2.禁止用手触摸光栅表面。

3.测量时，刻度盘的零刻线经过游标零刻线，需加上360°再计算。